автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Исследование процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали

На правах рукописи

ГОРДИЕНКО Екатерина Петровна р^^ . ()Д

г г кк т

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВИБРОУДАРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИ УПРУГОМ КРЕПЛЕНИИ ДЕТАЛИ

Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2000

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Воронежского государственного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Копылов Ю.Р.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смоленцев Г.П.

кандидат технических наук, доцент Сухочев Г. А.

Ведущая организация Федеральное государственное унитарное

предприятие научно-исследовательский институт автоматизированных систем производства и контроля (г. Воронеж)

Защита состоится 27 декабря в 14.00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 063.81.06 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026 Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан 24 ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Болдырев А.И.

О'О; > -о

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛ1ЮТЫ

Актуальность темы. В машиностроении большой объем занимают отде-лочно-зачистные и упрочняющие операции крупногабаритных деталей сложной формы. Виброударное упрочнение по схеме с жестким креплением детали обеспечивает формирование параметров качества поверхностного слоя и производительность процесса при значительных мошностных затратах привода (в зарезонансном режиме колебаний 1,5-2 кВт на 100 кг подвижной системы, при "амплитуде перемещений 0,5-0,7 см). Это обусловлено значительной массой интенсивно вибрирующей подвижной системы вибростанка (15-20 кт подвижной системы на 1 кг обрабатываемой детали). Для оптимальной реализации технологического процесса виброударного упрочнения нет необходимости интенсивно вибрировать инструмент. При жестком креплении детали для достижения требуемых технологических параметров амплитуда скорости колебаний детали составляет 100-120 см/с, что соответствует при частоте вынуждающей силы и=100-120 с"' виброускорению 9-^. При этих режимах обрабатывающие свойства инструмента ухудшаются. При этом затрачивается значительная мощность привода вибростанка. Помимо этого большая продолжительность машинного времени обработки снижает ресурс работы вибростанка (межремонтный ресурс вибрационного станка при обработке по схеме с жестким креплением детали составляет 300-500 ч).

В настоящей диссертационной работе исследуются процесс виброударного упрочнения по схеме с упругим креплением, детали, которая лишена отмеченных выше недостатков; условия формирования оптимальных обрабатывающих свойств инструмента и влияние этих свойств на параметры процесса; динамическая и математическая модели вибростанка; математическая модель формирования параметров качества поверхностного слоя при упругом креплении детали; технологические параметры процесса виброударного упрочнения при упругом креплении. Применение схемы с упругим креплением детали позволяет повысить качество и производительность обработки, снизить энергетические затраты за счет того, что контейнер будет совершать колебания за счет реакций упругих связей и, воздействуя на инструмент, придавать ему обрабатывающие свойства. При этом масса контейнера гасит вибрационные воздействия, передающиеся от интенсивно колеблющейся детали на фундамент. Вследствие динамической уравновешенности технологической системы, при близко-резонансном режиме колебаний детали и зарезонансном режиме колебаний контейнера возможна реализация близкорезонансных режимов обработки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с направлением исследований проблемного совета «Вибротехнология» Южно-российского отделения Академии технических наук РФ.

Цель работы. Повышение качества и производительности процесса виброударного упрочнения при снижении его энергоемкости и вибрационного воздействия за счет упругого крепления детали к контейнеру.

Задачи исследования:

- исследование обрабатывающих свойств инструмента и влияние их на параметры процесса;

- разработка и исследование динамической и математической модели вибростанка с разным типом привода;

- разработка и исследование математической модели формирования параметров качества поверхностного слоя при упругом креплении детали;

- исследование технологических параметров процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали.

Методика исследований

Процесс виброударного упрочнения реализуется в условиях периодических соударений инструмента с обрабатываемой деталью и станком. Попытки достичь высокой эффективности технологии виброударного упрочнения без исследований динамики процесса не приводят к положительным результатам. Поэтому в настоящей работе исследование процесса виброударного упрочнения осуществляется с использованием теории виброударных систем, с учетом циркуляционных, энергетических, массовых и формообразующих свойств инструмента; строится динамическая модель технологической системы при упругом креплении детали к контейнеру, составляются и решаются уравнения движения элементов технологической системы вначале без учета, затем с учетом периодических соударений инструмента с деталью; определяются скоростные характеристики элементов технологической системы; исследуется процесс формирования технологических параметров шероховатости, наклепа, остаточных напряжений и производительность процесса виброударного упрочнения с учетом энергетических затрат и вибрационного воздействия на фундамент.

Автор защищает:

- критические условия формирования оптимальных обрабатывающих свойств виброупрочняющего инструмента; '

- методику теоретических и экспериментальных исследований процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали;

- закономерности влияния периодических соударений инструмента с деталью и станком на скоростные и энергетические параме1ры процесса;

- закономерности формирования параметров качества поверхностного слоя в зависимости от режимов обработки;

- условия использования близкорезонансных режимов процесса виброударного упрочнения с упругим креплением детали;

- алгоритмы и программное обеспечение моделирования и расчетов процесса виброударного упрочнения с упругим креплением детали.

Научная новизна включает:

1) комплексный подход для определения необходимых и достаточных условий формирования обрабатывающих и энергетических свойств инструмента для виброударного упрочнения, обеспечивающих требуемое качество поверхностного слоя и производительность процесса, которые объективно представляются матрицей массовых, упруговязких и зазорных характеристик, зависящих от режимов обработки;

2) математическую модель виброупрочняющего станка, учитывающую структуру подвижной системы, вид привода и изменение обрабатывающих свойств инструмента от режимов обработки, которая позволяет получать ам-плитудочастотные и скоростные характеристики элементов технологической системы с учетом конструктивных особенностей вибростанка;

3) математическую модель зоны обработки, учитывающую упруговязко-диссипативные ■ и зазорные характеристики инструмента, наличие упруго-диссипативной связи станка и обрабатываемой детали, которая позволяет получить скоростные и фазовые характеристики движений инструмента, детали и станка;

4) закономерности периодических соударений инструмента с деталью, которые учитывают скоростные и фазовые характеристики движения инструмента и детали, режимы обработки и конструктивные особенности пибростанка и позволяют установить влияние величины периодических соударений на параметры технологической системы, смещающих собственную частоту колебаний детали на 10-15 % и уменьшающих амплитуду скорости колебаний на 2530 %;

5) закономерности формирования параметров качества поверхностного слоя и производительности процесса виброударного упрочнения от режимов обработки, которые показывают, что при упругом креплении детали можно снизить энергетические затраты привода в 2-3 раза, уменьшить вибрационное

воздействие на фундамент в 3-4 раза при снижении высотного параметра шероховатости на 15-20 %, увеличении наклепа на 5-7 %, повышении величины остаточных сжимающих напряжений первого рода на 8-10 %.

Практическая ценность работы: разработаны динамические схемы и определены параметры вибростанка с упругим креплением детали к контейнеру, режимы виброударного упрочнения деталей сложной формы при ограниченных энергетических затратах и вибрационных воздействиях, методика расчета технологических параметров виброударного упрочнения на ПЭВМ.

Практическая реализация результатов работы: технологические рекомендации переданы для использования на Воронежский механический завод, материалы диссертации применялись в учебном процессе в курсе «Автоматизированные системы подготовки машиностроительного производства» (Воронежский государственный технический университет).

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на III Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (Евпатория, 1998); Международной электронной научно-технической конференции «Автоматизация и информатизация в машиностроении» (Тула, 2000); научно-технической конференции «Вибрации в технике» (Ростов-на-Дону, 2000); научно-технической конференции «Проблемы строительства и механизации научно-производственных процессов» (Полтава, 2000).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 86 наименований, двух приложений. Основная часть диссертации изложена на 150 страницах, содержит 90 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложена цель исследований, раскрыты научная новизна и практическая ценность' исследований, приведены примеры реализации работы. Имеется акт внедрения результатов исследований в учебный процесс.

Первая глава посвящена анализу состояния исследований процесса виброударного упрочнения, его технологических возможностей и традиционных схем компоновки вибростанков. Дается обзор методов теоретических и экспериментальных исследований процесса.

Физическая суть процесса виброударного упрочнения заключается в способности инструмента сопрягаться с поверхностью детали произвольно сложной формы и, периодически соударяясь с ней, образовывать пластические отпечатки, количество которых возрастает по мере увеличения продолжительности обработки, в результате чего получается равномерно упрочненный поверхностный слой детали.

Виброударное упрочнение является эффективным методом упрочняющей обработки, особенно при упрочнении деталей сложной формы, а также при упрочнении большой партии деталей небольших размеров. При этом достигается равномерное упрочнение тонкого поверхностного слоя всех элементов детали. Процесс виброударного упрочнения имеет следующие особенности: способность упрочняющего инструмента сопрягаться с произвольно сложной поверхностью детали; отсутствие жесткой кинематической связи инструмента с элементами вибростанка; зависимость обрабатывающих свойств инструмента от режимов обработки; упрочнение осуществляется за счет периодических соударений инструмента с деталью.

В современном машиностроении известно несколько традиционных схем вибростанков. Для упрочнения деталей сложной формы применяются: шпиндельная виброобработка, виброобработка в контейнере с двумя гибкими стенками, виброобработка «внавал», с жестким креплением детали в контейнере, с различными приспособлениями для автоматизации процесса. К недостаткам этих схем обработки следует отнести то, что при необходимости упрочнения только детали (массой 150-200 кг) интенсивным колебаниям подвергается громоздкая подвижная система рибростанка массой 2-4 тонны. При этом общие энергетические затраты в стационарном режиме работы вибростанка достигают 75-100 КВт, а в пусковом режиме - 200-250 Квт, что вызывает существенные трудности в эксплуатации оборудования. Интенсивная вибрация массы подвижной системы, оказывает значительное вибрационное воздействие на фундамент и окружающее оборудование. Реализация близкорезонансных режимов колебаний практически невозможна.

За основу принята методика исследования технологического процесса виброударного упрочнения, учитывающая экспериментальные данные о динамических свойствах технологической системы и аналитические исследования

процесса виброударного упрочнения. Трудность использования динамических свойств технологической системы заключается в мгновенной изменяемости текущих значений технологической системы в пределах периода колебаний и такта соударений, изменения их от размеров и формы контейнера и обрабатываемой детали, зоны измерения, состава рабочей среды, интенсивности и частоты колебаний. Поэтому эти свойства оцениваются интегральными по времени, а не мгновенными характеристиками.

Во второй главе разрабатывается методика теоретических и экспериментальных исследований процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали. В настоящей диссертационной работе при исследовании процесса виброударного упрочнения используются работы по теории виброударных систем с учетом использования интегральных по времени динамических свойств инструмента. При исследовании режимов работы вибростанка используется эквивалентная масса инструмента ш^, которая участвует в совместном

движении с деталью и контейнером, а при исследовании процесса формирования поверхностного слоя используется масса пограничного слоя инструмента. Исследование технологического процесса виброударного упрочнения с упругим креплением детали проводится методом численного математического моделирования на ЭВМ с последующей экспериментальной проверкой.

В третьей главе исследуются обрабатывающие свойства упрочняющего инструмента. Обрабатывающие свойства инструмента характеризуются циркуляционными, динамическими, энергетическими, размерными и физико-механическими свойствами, которые влияют на формообразующие свойства инструмента. Обрабатывающие свойства упрочняющего инструмента обусловливаются амплитудой и частотой колебаний; поджатием инструмента; размером, массой, материалом, твердостью и другими параметрами твердых частиц инструмента; вязкостью, удельной плотностью, химическим составом промывочной жидкости. Формообразующие свойства упрочняющего инструмента или его сопрягаемосгь с обрабатываемой поверхностью проявляются в способности вибрирующей среды равномерно контактировать с поверхностью практически любой сложности. Они обусловливаются циркуляционным движением и колебаниями частиц инструмента. Локальную и общую циркуляционную подвижность упрочняющего инструмента определяет собственная частота колебаний шариков в интенсивно вибрирующем инструменте.

Обрабатывающие свойства инструмента представляются матрицей свойств инструмента, которые вводятся в специально разработанную програм-

му для ПЭВМ. На энергию и фазовый угол соударений детали с инструментом оказывают влияние амплитуда виброускорений х, частота вынуждающей силы (о и динамическое поджатие инструмента П. При возрастании значения частоты вынуждающей силы со и фиксированных значениях П=0-н0,4 энергия соударения Эт возрастает на 40 кГ*см. При значениях 0,4 < П <0,8 с возрастанием частоты вынуждающей силы энергия соударения уменьшается с 470 кГ*см до 350 кГ'см и при возрастании величины виброускорения х > 6g увеличивается на 50 кГ*см.

Значение фазового угла соударений детали и упрочняющего инструмента при динамическом поджатии 0 < П < 0,4 возрастает в диапазоне частот вынуждающей силы со < 70с-1 со 150 до 180°. Если 0,4 < П <0,8, то значение фазового угла соударений етд возрастает с увеличением со<130с-1 на 10-15°. С возрастанием виброускорения фазовый угол соударений уменьшается тем значительней, чем больше величина динамического поджатия инструмента. При поджатии 0 < П < 0,4 величина етд практически неизменна в диапазоне виброускорений 4g < х < 7g.

Масса пограничного слоя инструмента, периодически соударяющегося с упрочняемой поверхностью детали, оказывает определяющее влияние на производительность процесса и качество обработки. Собственная частота колебаний шариков в интенсивно вибрирующей рабочей среде определяет локальную и общую циркуляционную подвижность упрочняющего инструмента и динамическую сопрягаемость его с упрочняемой поверхностью детали. Качество поверхностного слоя и производительность процесса виброударного упрочнения обусловливаются скоростью, энергией и фазовым углом периодических соударений пограничного слоя инструмента с поверхностью обрабатываемой детали. С увеличением виброускорения х значение фазового угла соударения пограничного слоя ех при частоте вибратора со = const и поджатии инструмента П = const возрастает на 120-130°. С увеличением поджатия рабочей среды значение фазового угла уменьшается. Это происходит в результате уменьшения динамических зазоров между поверхностью детали, контейнера и прилегающими к ним пограничными слоями рабочей среды. По частоте изменение величины фазового угла максимально (50°) в диапазоне 50-70 с"1, а затем уменьшается. С ростом величин виброускорсчия величина энергии соударения пограничного слоя рабочей среды с деталью возрастает на 40-50 %.

В четвертой главе изложены результаты исследований и расчета мара-метра вибросганков с упругим креплением детали. Исследование проводится численными методами с учетом зависимости значений упруговязко-пластических и массовых свойств инструмента от величин виброускорений х, частоты вынуждающей силы ы и динамического поджатия инструмента П.

Рис. 1. Модель зоны обработки с учетом периодических соударений с контейнером и деталью: I - станина, 2 - контейнер, 3 - упрочняющий инструмент, 4 -деталь; ГП), Ш2, т}, Ш4 - масса соответственно станины, контейнера, инструмента и детали; Ь], Ьз, Ь,,Ь4 - коэффициенты сопротивления демпферов; О],02, в4 - жесткость упругих элементов системы

Расчет параметров вибростанка проведен на основе разработанных алгоритмов и моделей, одна из которых представлена на рис. 1. Рассматриваемая многомассовая модель зоны обработки учитывает упругое крепление детали к станку и представляет собой систему дискретных масс, соединенных упругими связями и диссипативными элементами. Динамическая схема отображает относительную подвижность совокупности масс в плоскости ХОУ, поэтому число учитываемых степеней свободы сведено к двум. При исследовании динамики вибростанка инструмент рассматривается как эквивалентная масса, участвующая в периодических соударениях и совместном движении с деталью и контейнером, а при исследовании технологического процесса формирования поверхностного слоя рассматриваются пограничные слои инструмента. Приняты следующие допущения: упругие связи и демпферы расположены симметрично относительно центров инерции соответствующих основных движущихся масс; ввиду относительно небольшой массы упругих элементов и демпферов принимается предположение об их невесомости; предполагается, что источник энергии является идеальным и создает гармоническую возмущающую силу; свойст-

деталь

инструмент

контейнер

ва инструмента функционально зависят от режимов обработки. В качестве исходных данных для расчета вводятся величины масс каждого элемента системы, жесткости упругих элементов, коэффициенты сопротивления демпферов. Перемещение основных масс системы под действием вынуждающей силы в плоскости ХОУ описывается системой дифференциальных уравнений (I) для эксцентрикового вибратора

т4х4 + Ь|(х4 -х3)+Ь2(х4 -х2) + СДх4 -х2) + 04(х4 -х2) = рсоБ^сос); т2х2 +Ь2(х2-х4)+ь,(х2-хз)+03(х2-х4)+с4(х2-хз) = -рсо5(со1); (1)

1Л3Х3 +Ь2(х3 -х2)+Ь2(хз-Х4)+С4(чз _ Х;г) + с4(хз -х4) = 0; т|Х] +Ьз|х2-Х1)+Ь4Х| + С2(х2-Х|) + 0|Х| = 0 и системой уравнений (2) - для инерционного вибратора

+ С4(*4 -Х2)=т0р<в^ «^(сн)

т2х2 +Ь2(х2 -х4)+Ь[(х2 -х3)+С3(х2 -х4)+С4(х2 -х3) = 0 (2)

т3х3 + Ь2(х3-х2)+Ь2(х3 -х4)+С4(х3 - х2)+04(х3 - х4) = 0; т^х^ + Ь3(х2 -Х])+Ь4Х] + 02(х2-х1)+с]х1=0.

Здесь х!,х2,х3,х4 - перемещения элементов виброупрочняющего станка; Ш]- масса станины (массу основания принимаем бесконечно большой), ш2 -масса контейнера, ш3 - масса рабочей среды и гп4 - масса детали. Соответственно Ь|, Ь2, Ь3, Ь4 -коэффициенты сопротивления демпферов; в], 02, С3, С4 - жесткость упругих элементов системы. Решение систем уравнений (1)-(2) ищут в виде

Хп(0 = Апсо4,1-*п) (3)

где п - индекс элемента (массы) исследуемого станка. Амплитуда и фаза перемещения каждой из п-масс в общем виде определяются зависимостями

Ра.

(4)

тп|Ю0п-°2)

2 +4Ь2сэ2 п

2Ьпсо

Фп = <Рнп - агс1Ь' 2 2 ' ю0п

Здесь Ьп =Ьп/2шп - коэффициенты демпфирования; е>оп -у/Сп /тп - соб-;твенная частота элемента системы. Если вибратор инерционного типа распо-южен на детали, то ш4 = гпдетали + ,пдеб- Для детали (п=4) находим числен-

ныс значения за период Т, значение фазового угла е^ и амплитуду пере-

мещений А^, которые используются при определении перемещений \,(t) контейнера в связи с тем, что возмущающая сила приложена к детали, а на контейнер действует реакция упругих связей и возмущающая сила определяется как Fa2 = A^G 4. При определении перемещений других элементов технологической системы - инструмента и станины возмущающая сила определяется аналогично.

Первый этап математического эксперимента проведен без учета периодических соударений инструмента с деталью. Для станков с эксцентриковым и инерционным вибратором построены зависимости перемещений рамы, контейнера, инструмента и детали от времени в пределах периода колебаний (0,006-0,03с). На втором этапе моделировались параметры элементов станка с учетом-присоединения эквивалентной массы инструмента. По результатам математического эксперимента установлено, что при малом соотношении массы детали к массе инструмента (= 0,5т,.) в близкорезонансном режиме колебаний детали

снижение величины амплитуды виброперемещений детали за счет периодических соударений происходит на 10 %, в обработки 15-20 %. При т3 =т4 в

близкорезонансном режиме колебаний детали снижение амплитуды ее виброперемещений доходит до 40 %, а при превышении массы инструмента массы детали в 2-3 раза - до 60 %.

В результате численного моделирования станка с эксцентриковым приводом минимальное вибрационное воздействие получено при зарезонансном режиме колебаний детали и контейнера. Однако при таких режимах не достигается нужная скорость обработки и затрачиваются большие мощности. При близ-корезонансных колебаниях детали, зарезонансных колебаниях контейнера и массе контейнера значительно большей массы детали амплитуда виброперемещений детали максимальна, мощность привода минимальна, а возрастание вибрационного воздействия со 150 кГ до 270 кГ некритично, так как при жестком крепелнии оно равно 1200 кГ. Аналогичные результаты получены для инерционного привода, величины вибрационного воздействия возрастают с 500 кГ до1500 кГ, но существенно меньше величины вибрационного воздействия (4000-5000 кГ) при жестком креплении детали и инерционном приводе.

В связи с отсутствием промышленного оборудования, реализующего виброобработку с упругим креплением детали, точность методики аналитических исследований и правдоподобность принятой модели процесса виброудар-

ного упрочнения и вибростанка с упругим креплением детали проверяем на схеме вибростанка и технологического процесса с жестким креплением детали. Для этого в разработанной модели технологической системы с упругим креплением детали жесткость упругих элементов принимаем бесконечно большой, поэтому в системе уравнений, описывающих перемещение основных элементов технологической системы одно уравнение сокращается, а массы контейнера и детали объединяются.

При экспериментальной проверке качественно подтвердились основные закономерности процесса. Например, динамическое поджатие инструмента смещает резонансную частоту в сторону возрастания па 15-20 %. Амплитуда обработки возрастает в 1,5-2 раза при минимальных и максимальных жестоко-стях упругих элементов и на 15-17 % при средних жестокостях.

Пятая глава содержит результаты теоретических исследований процесса формирования технологических параметров поверхностного слоя обрабатываемой детали и производительности технологического процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали. На основе сформулированной математической модели формирования параметров качества поверхностного слоя, включающей в себя аналитические зависимости шероховатости, остаточных напряжений, наклепа от энергии соударения пограничного слоя инструмента, построены графические зависимости этих параметров, а также скорости формирования пластических отпечатков от режимов обработки (рис. 2, а, б, в).

Зависимость шероховатости Rzot частоты колебаний детали м при различных величинах динамического поджатая инструмента (х = const) показывает, что значение минимально достижимой высоты микронеровностей за цикл обработки Rz=4,5 мкм (при исходной Rz=20 мкм) формируется при

га < (60 - 80)с-1 и П=0,8. С увеличением виброускорения при постоянных значениях со и П, значение Rzуменьшается до 5 мкм.

Величина наклепа HU наиболее интенсивно возрастает при амплитудах виброускорений 8g < х < 10g и достигает 8 %. Глубина наклепа при этом возрастает с 0,03 до 0,12 мм. С увеличением частоты колебаний величина наклепа уменьшается в среднем на 2 % при любых значениях динамического поджатая рабочей среды П, значение глубины наклепа уменьшается с увеличением частоты вынуждающей силы с 0,18 мм до 0,12 мм. Поджатие вибрирующей рабочей среды интенсивно повышает величину наклепа и глубину его формирования.

Повышение частоты колебаний приводит к уменьшению значений остаточных напряжений первого рода о_0 на 100-120 МПа, а глубины их формирования ha на 0,6-0,7 мм при постоянных значениях х и П. Поджатие рабочей

с ролы в диапазоне 0,2 '11 - 0,8 интенсивно повышает -значения остаточных напряжений и глубины их формирования интенсивнее.

► ,1 »'.ИЛ о 0 М1Ь|Ц к, М11М

1800 ! 4-5 I 600, .., « 1400 | 3.5 | I

1000 ' 2,5 I 400 |

400|

о!

р. *! 1800

1,5

200 I

а)

*мо»т<>_п.чп.1ШЛ4 30 ■ 600 8

1400

1000' 20 400 6

4

400 10 200 2

0 0 0 0

63

79

114

-1

154

г. *».кв,о_0.мл,1ш % ^ мкм

И* (П)

1800 1400 1000 400 0

12 600 8 8

8 6 6

400'

4

4 4

200' 2 2

0 0 0 0

о

в)

0,4

0,8

Рис. 2. Зависимость высотного параметра шероховатости Яг, наклепа Ни, остаточных сжимающих напряжений первого рода о_0, мощности привода W

и вибрационного воздействия на фундамент Р от: а) амплитуды виброускорения х при (о= П4с"' и П=0; б) частоты вынуждающей силы а при x=7g и 11=0; в) от величины динамического поджатия инструмента при x=7gи ы = 114с1

Мощность привода, необходимая для формирования параметров качества поверхностного слоя, при увеличении частоты вынуждающей силы и величины виброускорения возрастает до 25 Квт, что меньше мощности, необходимой для достижения таких же параметров качества при жестком креплении детали в 2-3 раза. Вибрационное воздействие величиной 1600 кГ, полученной при частоте

вынуждающей силы 154 с'1 и виброускорении 7 у, максимально, но в 3 рам меньше, чем при получении тех же параметров качества поверхностного слоя при упрочнении по схеме с жестким креплением детали. Динамическое поджа-тие инструмента не влияет на значение мощности, вибрационного воздействия, а коэффициент динамического усиления возрастает на 2-3 % при поджатии инструмента до П=0,8.

Значение скорости формирования пластических отпечатков увеличивается с ростом частоты вынуждающей силы и с увеличением поджатия инструмента с 0,5 до 0,75 см2/с.

В связи с отсутствием вибростанка с упругим креплением детали проверка полученных теоретических результатов проводилась исходя из предположения, что при одинаковых значениях энергии соударения пограничного слоя инструмента, независимо от схемы обработки (упругое или жесткое крепление детали) технологические результаты будут одинаковыми. Поэтому экспериментальные технологические результаты, представленные в многочисленных работах для схемы с жестким креплением, после вычислений значений энергии соударения для соответствующих режимов обработки сравнивались с аналитическими технологическими параметрами для схемы с упругим креплением для тех же значений энергии соударения. Совпадение результатов удовлетворительное: при обработке по схеме с упругим креплением детали высотный параметр шероховатости снижется на 5-10 %, величина наклепа увеличивается на 10-12 %, величина остаточных сжимающих напряжений первого рода возрастает на 15-17%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ В диссертационной работе разработана методика исследований технологического процесса внброударного упрочнения при упругом креплении детали; исследоваиы обрабатывающие свойства инструмента и их влияние на параметры процесса; исследованы параметры вибростанка с разным типом привода; установлено, что за счет упругого крепления детали к контейнеру повышается качество и производительность процесса виброударного упрочнения при снижении энергетических затрат.

1. Оптимальные обрабатывающие свойства инструмента формируются при критических условиях и режимах обработки: величине виброускорения х = 4-6g, частоте вынуждающей силы 60с 1 <о> <! 14с 1, динамическом поджатии инструмента в диапазоне 0,4 < П < 0,8.

2. Обрабатывающие свойства упрочняющих инструментов, отличающихся диаметром шариков, составом технологической жидкости и объемом, объек-

. тивно характеризуются матрицей массовых, упруговязких и зазорных свойств, использование которой для математического моделирования позволяет повысить точность и достоверность теоретических расчетов и автоматизировать процесс моделирования.

3. Периодические соударения инструмента с деталью и станком оказывают определяющее влияние на технологические параметры процесса, смещают собственную частоту колебаний детали на 10-15 % и уменьшают амплитуду скорости колебаний на 25-30 %, что необходимо учитывать при проектировании технологии виброударного упрочнения.

4. Применение динамической схемы станка с упругим креплением детали позволяет повысить качество поверхностного слоя и производительность процесса виброударного упрочнения, снизить энергетические затраты привода в 23 раза, уменьшить вибрационное воздействие на фундамент в 3-4 раза. Динамическое поджатие снижает высотный параметр шероховатости на 15-20 %, увеличивает наклеп и глубину его формирования на 5-7 %, повышает остаточное напряжение первого рода в поверхностном слое на 8-10 % и глубину его формирования на 10-12 % без изменения режимов обработки, мощности привода и вибрационного воздействия.

5. Максимальное снижение высотного параметра шероховатости (на 75 %) при исходном значении параметра шероховатости 112=20 мкм происходит при со < (60 - 80)с-1 и динамическом поджатии П=0,8. С увеличением амплитуды виброускорения, частоты вынуждающей силы и величины динамического поджатая инструмента значение высотного параметра шероховатости

снижается.

6. С увеличением виброускорения величина сжимающих остаточных напряжений первого рода повышается на 15-20 % и уменьшается с увеличением

частоты вынуждающей силы. При со = 63с-1 остаточные напряжения возрастают с 500 Мпа при П=0 до 665 Мпа при П=0,8. Глубина формирования остаточных сжимающих напряжений уменьшается на 70-75 % с увеличением частоты вынуждающей силы. При этом динамическое поджатие инструмента увеличивает глубину формирования остаточных напряжений первого рода в 2-3 раза. Зависимость глубины формирования остаточных сжимающих напряжений от величины виброускорения близка к прямо пропорциональной.

1'5

7. Максимальные величины наклепа HU=8% достигаются при

со < (60 — 80)с—1 и П^0,8. При дальнейшем увеличении частоты вынуждающей силы вибратора величина наклепа снижается на 35-40 %. С увеличением динамического поджатия величина наклепа возрастает с 6,3 % до 8,3 %. С увеличением виброускорения величина наклепа монотонно возрастает с 5 % до 7 %. Глубина формирования наклепа снижается с увеличением частоты вынуждающей силы в 1,5-2 раза в диапазоне поджатия инструмента П=0,4-0,8. Зависимость глубины наклепа ог величины внброускорения близка к прямо пропорциональной.

8. Скорость формирования пластических отпечатков возрастает с увеличением частоты вынуждающей силы. Динамическое поджатие инструмента П=0-0,8 увеличивает скорость формирования пластических отпечатков в 2 раза. С увеличением величины виброускорения скорость формирования пластических отпечатков увеличивается.

9. Мощность, необходимая для обработки деталей, возрастает с увеличением виброускорения. Величина энергии соударения эквивалентной массы инструмента имеет экстремальный характер с минимумом в зоне 4-5 g, энергия соударения пограничного слоя убывает с увеличением частоты вынуждающей силы, зависимость носит экстремальный характер с минимумом при виброускорении 6-8 g. Вибровоздействие на фундамент увеличивается с ростом виброускорения в 3-3,2 раза (до 1600 Кг при х = 10 g), при этом оно меньше, чем вибровоздействие на фундамент при жестком креплении детали к контейнеру в 2-3 раза.

10. Реализация технологической системы с упругим креплением детали позволяет использовать близкорезонансные режимы обработки, при близкорезо-нансной настройке колебаний детали, зарезонансных колебаниях контейнера и массе контейнера значительно большей массы детали, что повышает качество поверхностного слоя обрабатываемой детали и производительность процесса виброударного упрочнения за счет увеличения скорости обработки.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Копылов Ю.Р. Определение критерия оптимизации, и выбор ограничений при проектировании внбростанков / Ю.Р. Копылов, Е.П. Гордиенко // Вибрация в технике и технологиях: Тр. III Междунар. науч.-техн. конф., 8-12 сент. -Евпатория, 1998. С. 154-158.

2. Копылов Ю.Р. Оптимизация технологической схемы виброобработки / Ю.Р. Копылов, 1:11. Гордиенко // Высокие технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. - Харьков, 1999. С. 176-179.

3. Гордиенко Е.П. Моделирование процесса виброударного упрочнения // Автоматизация и информатизация в машиностроении. АИМ 2000: Сб. тр. первой электронной Междунар. науч.-техн. конф. Тула: ТулГу, 2000. С. 243-244.

4. Копылов Ю.Р. Сопоставление результатов численного моделирования процесса виброударного упрочнения при жестком и упругом креплении / Ю.Р. Копылов, Е.П. Гордиенко // Автоматизация и информатизация в машиностроении. АИМ 2000: Сб. тр. первой электронной Междунар. науч.-техн. конф. Тула: ТулГу, 2000. С.244-245.

5. Копылов Ю.Р. Моделирование и оптимизация периодических соударений инструмента с деталью при виброупрочнении / Ю.Р. Копылов, Е.П. Гордиенко // Сб. науч. тр. 4.1. - Воронеж: ВГТУ, 2000. С. 84-90.

6. Гордиенко Е.П. Оптимизация технологической схемы виброобработки с эксцентриковым приводом // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. статей. Ростов-на -Дону: ДГТУ, 2000. С. 126-131.

7. Гордиенко Е.П. Синтез параметров технологической системы виброобработки с инерционным приводом // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. статей. Ростов-на -Дону: ДГТУ, 2000. С. 99-104.

8. Гордиенко Е.П. Аналитическое исследование технологической системы виброударного упрочнения при упругом креплении детали с инерционным приводом // Нетрадиционные технологии в машиностроении: Межкафедральный сб. науч. статей. Воронеж: ВГТУ, 2000. С. 28-34.

9. Гордиенко Е.П. Численное моделирование технологической системы виброударного упрочнения при упругом креплении детали с эксцентриковым приводом // Нетрадиционные технологии в машиностроении: Межкафедральный сб. науч. статей. Воронеж: ВГТУ, 2000. С.34-39.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ВИБРОУДАРНОМУ УПРОЧНЕНИЮ.

ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ, ЗАДАЧ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1Л. Технологические возможности процесса виброударного упрочнения.

1.2. Классификация деталей сложной формы.

1.3. Анализ разработок виброупрочняющего оборудования.

1.4. Анализ исследований по технологии процесса виброударного упрочнения.

1.5*: Анализ существующих методов экспериментальных и теоретических исследований.

1.5. Постановка цели и задач исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Разработка методики теоретических исследований процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали к контейнеру.

2.2. Разработка методики экспериментальных исследований параметров вибростанка и лабораторной установки.

2.3. Методика экспериментальных исследований технологического процесса виброобработки.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СВОЙСТВ УПРОЧНЯЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

3.1. Классификация свойств упрочняющего инструмента.

3.2. Циркуляционные свойства упрочняющего инструмента.

3.3. Энергетические свойства упрочняющего инструмента.

3.4. Динамические свойства инструмента.

3.5. Формообразующие свойства упрочняющего инструмента.

3.6. Оптимизация обрабатывающих свойств упрочняющего инструмента.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОСТАНКА С УПРУГИМ КРЕПЛЕНИЕМ ДЕТАЛИ.

4.1. Построение динамической модели технологической системы, составление и решение уравнений.

4.2. Расчет параметров вибростанка без учета периодических соударений инструмента с обрабатываемой деталью.

4.3. Расчет параметров вибростанков с учетом периодических соударений с инструментом.

4.4. Выбор оптимальных параметров вибростанка.

4.5. Экспериментальная проверка скоростных параметров станка.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ВИБРОУДАРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИ УПРУГОМ КРЕПЛЕНИИ.

5.1. Построение математической модели формирования параметров качества поверхностного слоя.

5.2. Формирование микрорельефа упрочняемой поверхности детали.

5.3. Формирование наклепа

5.4. Формирование остаточных напряжений.

5.5. Погрешность формирования технологических параметров.

5.6. Производительность процесса виброупрочнения.

5.7. Экспериментальная проверка технологических параметров процесса.

5.8. Рекомендации по разработке технологии виброударного упрочнения.

Большой объем в общем цикле машиностроительного производства занимают отделочно-зачистные и упрочняющие операции крупногабаритных деталей сложной формы. При этом имеется большая номенклатура деталей, упрочнение которых традиционными методами неэффективно или невозможно. Процессы виброударного упрочнения деталей сложной формы применяют в машиностроении примерно с 1960-х годов. В это время были выявлены технологические возможности виброударного упрочнения; доказано их положительное влияние на эксплутационные свойства изделий. Процесс виброударного упрочнения имеет следующие особенности: способность упрочняющего инструмента сопрягаться с произвольно сложной поверхностью детали; формировать микроучастки пластического деформирования и равномерно упрочненный поверхностный слой детали; отсутствие жесткой кинематической связи инструмента с элементами вибростанка; зависимость обрабатывающих свойств инструмента от параметров обработки; ударный характер обработки. Эти свойства обусловливают уникальную возможность упрочнения крупногабаритных деталей сложной формы методами поверхностно-пластического деформирования с недоступным расположением поверхностей для струйных и закрепленных лезвийных инструментов.

В современном машиностроении используется несколько традиционных схем вибростанков. Виброударное упрочнение по схеме с жестким креплением детали, например, стойки шасси массой 150 кг из стали ЗОХГСНА позволяет достичь параметра шероховатости Rz=5-6 мкм (при исходной Rz=10 мкм), величины наклепа ни =8-10 %, сформировать остаточные сжимающие напряжения первого рода величиной о =580-620 МПа на глубину 280-320 мкм при машинном времени обработки 1=120-150 мин, при потребляемой мощности 75 КВт, массе рабочей среды - инструмента 2500 кг и общей массе подвижной системы до 4000 кг. Такая схема обработки из-за значительной массы интенсивно вибрирующей подвижной системы вибростанка и потребляемой мощности в стационарном и пусковом режимах не позволяет развивать скорость обработки более 50-60 см/с, что является недостаточным для эффективной реализации технологического процесса и формирования поверхностного слоя с необходимыми параметрами качества и производительности. Помимо этого большая продолжительность машинного времени обработки снижает ресурс работы вибростанка (межремонтный ресурс вибрационного станка при обработке по схеме с жестким креплением детали составляет 300-500 ч).

Для упрочнения хромоникелевых закаленных сталей типа ЗОХГСНА необходимая скорость обработки, по данным конструкторской документации различных конструкторских бюро, составляет не менее 80-120 см/с для обеспечения необходимого снижения Кг до 2,5-1,25 мкм, повышения наклепа до 15-20 %, формирования остаточных сжимающих напряжений первого рода до 650-680 МПа на глубину 350-420 мкм, при сокращении машинного времени до 30-40 мин.

В связи с изложенным, необходимо достижение требуемых параметров качества поверхностного слоя и производительности процесса виброударного упрочнения при сокращении мощностных затрат и повышении ресурса работы вибростанков.

Для оптимальной реализации технологического процесса виброударного упрочнения нет необходимости также интенсивно вибрировать инструмент, как и деталь; для получения необходимых параметров скорость обработки должна достигать 100-120 см/с, а для сообщения инструменту обрабатывающих свойств достаточно скорости 40-50 см/с. При жестком креплении детали для достижения нужных скоростей обработки необходимо равную скорость движения сообщать и детали, и инструменту, в результате чего он теряет свои обрабатывающие свойства. При этом затрачивается лишняя мощность привода.

Сущность научной идеи состоит в том, что обрабатываемая деталь закрепляется упруго по отношению к контейнеру и перемещается со скоростью 90-120 см/'с, а контейнер и инструмент совершают перемещение с меньшей скоростью 40-60 см/с за счет воздействия реакций упругих связей, снижая при этом общую мощность привода как в стационарном, так и в пусковом режимах и вибрационное воздействие на фундамент.

В настоящей диссертационной работе исследуются и разрабатываются технология и параметры оборудования виброударного упрочнения деталей, осуществляемого по схеме с упругим креплением детали к контейнеру. Применение этой схемы виброударного упрочнения позволит повысить качество и производительность обработки, снизить энергетические затраты за счет того, что контейнер будет совершать колебания за счет реакций упругих связей и, воздействуя на инструмент, придавать ему обрабатывающие свойства. Нет необходимости сообщать интенсивные колебания всей массе подвижной системы вибростанка. Масса контейнера гасит вибрационные воздействия, передающиеся на фундамент. Вследствие динамической уравновешенности системы и при определенной настройке параметров станка возможна реализация близкорезонансных режимов обработки.

Цель исследований: повышение качества и производительности процесса виброударного упрочнения при снижении его энергоемкости и вибрационного воздействия за счет упругого крепления детали к контейнеру.

Задачи исследования: исследование обрабатывающих свойств инструмента и влияние их на параметры процесса; разработка и исследование динамической и математической модели вибростанка с разным типом привода; разработка и исследование математической модели формирования параметров качества поверхностного слоя при упругом креплении детали; исследование технологических параметров процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали.

Научная новизна включает:

1) комплексный подход для определения необходимых и достаточных условий формирования обрабатывающих и энергетических свойств инструмента для виброударного упрочнения, обеспечивающих требуемое качество поверхностного слоя и производительность процесса, которые объективно представляются матрицей массовых, упруговязких и зазорных характеристик, зависящих от режимов обработки;

2) математическую модель виброупрочняющего станка, учитывающую структуру подвижной системы, вид привода и изменение обрабатывающих свойств инструмента от режимов обработки, которая позволяет получать ам-плитудочастотные и скоростные характеристики элементов технологической системы с учетом конструктивных особенностей вибростанка;

3) математическую модель зоны обработки, учитывающую упруговяз-кодиссипативные и зазорные характеристики инструмента, наличие упруго-диссипативной связи станка и обрабатываемой детали, которая позволяет получить скоростные и фазовые характеристики движений инструмента, детали и станка;

4) закономерности периодических соударений инструмента с деталью, которые учитывают скоростные и фазовые характеристики движения инструмента и детали, режимы обработки и конструктивные особенности вибростанка и позволяют установить влияние величины периодических соударений на параметры технологической системы, смещающих собственную частоту колебаний детали на 10-15 % и уменьшающих амплитуду скорости колебаний на 25-30 %;

5) закономерности формирования параметров качества поверхностного слоя и производительности процесса виброударного упрочнения от режимов обработки, которые показывают, что при упругом креплении детали можно снизить энергетические затраты привода в 2-3 раза, уменьшить вибрационное воздействие на фундамент в 3-4 раза при снижении высотного параметра шероховатости на 15-20 %, увеличении наклепа на 5-7 %, повышении величины остаточных сжимающих напряжений первого рода в поверхностном слое на 8-10 %.

Автор защищает:

1) критические условия формирования оптимальных обрабатывающих свойств виброупрочняющего инструмента;

2) методику теоретических и экспериментальных исследований- процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали;

3) закономерности влияния периодических соударений инструмента с деталью и станком на скоростные и энергетические параметры процесса;

4) закономерности формирования параметров качества поверхностного слоя в зависимости от режимов обработки;

5) условия использования близкорезонансных режимов процесса виброударного упрочнения с упругим креплением детали;

6) алгоритмы и программное обеспечение моделирования и расчетов процесса виброударного упрочнения с упругим креплением детали.

Практическая ценность работы: разработаны динамические схемы и определены параметры вибростанка с упругим креплением детали к контейнеру, режимы виброударного упрочнения деталей сложной формы при ограниченных энергетических затратах и вибрационных воздействиях, методика расчета технологических параметров виброударного упрочнения на ПЭВМ.

Практическая реализация результатов работы: технологические рекомендации переданы для использования на Воронежский механический завод, материалы диссертации применялись в учебном процессе в курсе «Автоматизированные системы подготовки машиностроительного производства» (Воронежский государственный технический университет).

Апробация работы: основные результаты диссертации докладывались на III Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (Евпатория, 1998); Международной электронной научно-технической конференций «Автоматизация и информатизация в машиностроении» (Тула, 2000); научно-технической конференции «Вибрации в технике» (Ростов-на-Дону, 2000); научно-технической конференции «Проблемы строительства и механизации научно-производственных процессов» (Полтава, 2000). По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 86 наименований, двух приложений и изложена на 150 страницах, содержит 90 рисунков и 10 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе разработана методика исследований технологического процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали; исследованы обрабатывающие свойства инструмента и их влияние на параметры процесса; исследованы параметры вибростанка с разным типом привода; установлено, что за счет упругого крепления детали к контейнеру повышается качество и производительность процесса виброударного упрочнения при снижении энергетических затрат.

1. Оптимальные обрабатывающие свойства инструмента формируются при критических условиях и режимах обработки: величине виброускорения х = 4 - 6g, частоте вынуждающей силы 60с 1 < со < 114с динамическом поджатой инструмента в диапазоне 0,4 < П < 0,8.

2. Обрабатывающие свойства упрочняющих инструментов, отличающихся диаметром шариков, составом технологической жидкости и объемом, объективно характеризуются матрицей массовых, упруговязких и зазорных свойств, использование которой для математического моделирования позволяет повысить точность и достоверность теоретических расчетов и автоматизировать процесс моделирования.

3. Периодические соударения инструмента с деталью и станком оказывают определяющее влияние на технологические параметры процесса, смещают собственную частоту колебаний детали на 10-15 % и уменьшают амплитуду скорости колебаний на 25-30 %, что необходимо учитывать при проектировании технологии виброударного упрочнения.

4. Применение динамической схемы станка с упругим креплением детали позволяет повысить качество поверхностного слоя и производительность процесса виброударного упрочнения, снизить энергетические затраты привода в 2-3 раза, уменьшить вибрационное воздействие на фундамент в 3-4 раза. Динамическое поджатие снижает высотный параметр шероховатости на 15-20 %, увеличивает наклеп и глубину его формирования на 5-7 %, повышает остаточное напряжение первого рода в поверхностном слое на 8-10 % и глубину его формирования на 10-12 % без изменения режимов обработки, мощности привода и вибрационного воздействия.

5. Максимальное снижение высотного параметра шероховатости (на 75 %) при исходном значении параметра шероховатости Яг =20 мкм происходит при со < (60 - 80) с и динамическом поджатии П=0,8. С увеличением амплитуды виброускорения, частоты вынуждающей силы и величины динамического поджатая инструмента значение высотного параметра шероховатости Кг снижается.

6. С увеличением виброускорения величина сжимающих остаточных напряжений первого рода повышается на 15-20 % и уменьшается с увеличением частоты вынуждающей силы. При оз = 63с 1 остаточные напряжения возрастают с 500 Мпа при П=0 до 665 Мпа при П=0,8. Глубина формирования остаточных сжимающих напряжений уменьшается на 70-75 % с увеличением частоты вынуждающей силы. При этом динамическое поджатие инструмента увеличивает глубину формирования остаточных напряжений первого рода в 2-3 раза. Зависимость глубины формирования остаточных сжимающих напряжений от величины виброускорения близка к прямо пропорциональной.

7. Максимальные величины наклепа HU=8% достигаются при оо < (60 - 80)с~' и П=0,8. При дальнейшем увеличении частоты вынуждающей силы вибратора величина наклепа снижается на 35-40 %. С увеличением динамического поджатия величина наклепа возрастает с 6,3 до 8,3 %. С увеличением виброускорения величина наклепа монотонно возрастает с 5 % до 7 %. Глубина формирования наклепа снижается с увеличением частоты вынуждающей силы в 1,5-2 раза в диапазоне поджатия инструмента П=0,4-0,8. Зависимость глубины наклепа от величины виброускорения близка к прямо пропорциональной.

8. Скорость формирования пластических отпечатков возрастает с увеличением частоты вынуждающей силы. Динамическое поджатие инструмента П=0-0,8 увеличивает скорость формирования пластических отпечатков в 2 раза. С увеличением величины виброускорения скорость формирования пластических отпечатков увеличивается.

9. Мощность, необходимая для обработки деталей, возрастает с увеличением виброускорения. Величина энергии соударения эквивалентной массы инструмента имеет экстремальный характер с минимумом в зоне 4-5 g, энергия соударения пограничного слоя убывает с увеличением частоты вынуждающей силы, зависимость носит экстремальный характер с минимумом при вибро-ускорении 6-8 g. Вибровоздействие на фундамент увеличивается с ростом виброускорения в 3-3,2 раза (до 1600 Кг при х =10 g), при этом оно меньше, чем вибровоздействие на фундамент при жестком креплении детали к контейнеру в 2-3 раза.

10. Реализация технологической системы с упругим креплением детали позволяет использовать близкорезонансные режимы обработки при близко-резонансной настройке колебаний детали, зарезонансных колебаниях контейнера и массе контейнера значительно большей массы детали; что повышает качество поверхностного слоя обрабатываемой детали и производительность процесса виброударного упрочнения за счет увеличения скорости обработки.

1. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии./ А.П. Бабичев, И.А. Бабичев. Ростов на - Дону: Издательский центр ДГТУ. 1998, - 624 с.

2. Копылов Ю.Р. Виброударное упрочнение: Монография. Воронеж: Воронежский институт МВД России, 1999. - 386 с.

3. Ромашов A.A. Исследование процесса упрочнения закаленных сталей // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1982. - С. 178-179.

4. Ромашов A.A. Исследование макронапряжений при высокоамплитудной виброударной обработке / Ромашов A.A., Карпенко Л.Б. // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. -Ростов на Дону, 1984. С. 80-85.

5. Долгатов K.M. Упрочнение сложных поверхностей деталей судовых палубных механизмов методом вибрационной обработки // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1982.-С. 57-62.

6. Прокопец Г.А., Лайуни А. Вибрационная отделочно-упрочняющая обработка турбинных лопаток / Г.А. Прокопец, А. Лайуни // Вопросы вибрационной технологии: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1996,- С. 6-10.

7. Ромашов A.A. Исследование влияния виброударной обработки на показатели микрогеометрии и износостойкость поверхностей // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1981. - С. 64-70.

8. Юркевич В.Б. Повышение долговечности деталей гидросистем вибрационной отделочно-упрочняющей обработкой // Чистовая, отделочно-упрочняющая и формообразующая обработка деталей: Сб. науч. тр. РИСХМ. -Ростов на Дону, 1973. С. 42-47

9. Комбай Э.С. Повышение коррозионно-усталостной прочности деталей методом вибрационного упрочнения / Э.С. Комбай, Т.Н. Рысева, A.M. Николаенко // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. -Ростов на Дону, 1982. С. 38-41.

10. Лебедев В.А. Обоснование критерия эффективности воздействия рабочих тел на обрабатываемую поверхность в процессе ВиУИО деталей // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. -Ростов на Дону, 1983. С. 5-9.

11. Ромашов A.A. Исследования процесса упрочнения закаленных сталей И Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1982. - С.173-178.

12. Митрофанов В.И. Механизм упрочнения алюминиевых сплавов / В.И. Митрофанов, Т.И. Рысева // Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1982. - С. 25-28.

13. Юркевич В.Б. Теплофизичеекий анализ процесса виброупрочнения // Отделочно-упрочняющая механическая обработка, качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин: Сб. науч. тр. РИСХМ,- Ростов на Дону, 1978. -С. 19-20.

14. Копылов Ю.Р. Влияние динамического разрыхления рабочей среды на процессы виброударного упрочнения // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1986. № 1.-С.148-152.

15. Смирнов Б.Н. Определение степени пластической деформации по прогибу образцов-свидетелей//Изв. вузов. Машиностроение. 1984. -№ 1,-С. 131-133.

16. Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения. М.: Изд-во стандартов, 1987. 256 с.

17. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К.Мещерякова. М. : Машиностроение, 1985. Т.2. 4 изд.-495 с.

18. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. М.: Машиностроение, 1974. - 136 с,

19. Берник П.С. Вибрационные технологические машины с пространственными колебаниями рабочих органов / П.С. Берник, J1.B. Ярошенко.; Под ред. П.С. Берника Винница: Издательский центр ВГСХИ, 1998. - 116с.

20. Халимулин P.M. Обработка деталей сложной формы на виброустановке // Станки и инструменты. 1988. № 2.

21. Клюшников В.А. Виброабразивная обработка крупногабаритных деталей // Станки и инструменты. 1988. № 4.

22. Картышев Б.Н. Механизация и автоматизация при виброобработке с закреплением детали в контейнере /7 Механиз. и автоматиз. пр-ва. 1990. №7.

23. Картышев Б.Н. Расчет механизированных устройств для виброобработки деталей с закреплением // Авиационная промышленность. 1987. № 2.

24. Волков Р.В. Повышение эффективности процесса виброабразивной обработки за счет управления циркуляционными потоками инструмента: вуз. Ростов на - Дону, 1999. - 138 с, Дис, канд. техн. наук.

25. Копылов Ю.Р. Управление обрабатывающими свойствами виброу-прочняющей рабочей среды // Изв. вузов. Машиностроение. -1987,- № 4. -С.109-112.

26. Пшибыльский В. Технология поверхностной пластической обработки: Пер. с польского Г. Н. Мехед. М.: Металлургия, 1991,- 479 с.

27. Поляков М.С. Технология упрочнения: в 2-х т. М.: Л.В.М.-СКРИПТ. Машиностроение. 1995. Т.1. 832 е.; Т.2. 668 с.

28. Субач А.П. Оптимизация параметров гармонического пространственного движения контейнеров и оценка принятой модели загрузки / А.П. Субач, O.K. Биргелис // Вопросы динамики и прочности: Сб. науч. тр. РПИ. Рига: Зинатне, 1977. - Вып. 35. - С.50-56.

29. Онжевс О.Я. Синтез математической модели динамических систем по экспериментальным данным / О.Я. Онжевс, В.О. Эглайс // Вопросы динамики и прочности: Сб. науч. тр. РПИ. Рига: Зинатне, 1986. - Вып. 47,-С. 3-9.

30. Лавендел Э.Э. Синтез оптимальных вибромашин. Рига: Зинатне, 1970.-252 с.

31. Виба Я.А. Оптимизация и синтез виброударных машин. Рига: Зинатне, 1988.- 252 с.

32. Субач А.П. Динамика процессов и машин объемной вибрационной и центробежной обработки насьщных деталей. Рига: Зинанте, 1991. - 400 с.

33. Вибрационные машины и технологии / С.Ф. Яцун, Д.И. Сафаров и др. Баку «Элм», 1999. 4.1. 142 с.

34. Журавлева Е.В. Моделирование динамики процесса вибрационного транспортирования сыпучего материала: Дис. канд. техн. наук/ вуз. Курск, 2000.120 с.

35. Копылов Ю.Р. Амплитудные и фазочастотные характеристики вибрирующей рабочей среды // Вибрации в технике и технологиях: Тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. Евпатория, 1998.

36. Копылов Ю.Р. Упругодиссипативные характеристики системы шариков, заполняющих вибрирующий объем // Машиноведение. АН СССР,-1977,- № 2. С.23-26.

37. Копылов Ю.Р. Диссипативные и массовые характеристики виброобрабатывающей технологической системы // Оптимизация и интенсификация процессов отделочно-зачистной и упрочняющей обработки: Сб. науч. тр. РИСХМ,- Ростов на Дону, 1987. -С. 49-52

38. Копылов Ю.Р. К вопросу оптимизации виброударного упрочнения // Сб. науч. тр. Воронеж: ВПИ, 1973. Вып. 4.

39. Кобринский А.Е. Виброударные системы. Динамика и устойчивость / А.Е. Кобринский, A.A. Кобринский М.: Наука, 1973. -591 с.

40. Всеволодский В.Н. Динамика вибромашин с параметрическим возбуждением колебаний / В.Н. Всеволодский, С.Л. Цыфанский // Вопросы динамики и прочности: Сб. науч. тр. РПИ,- Рига: Зинатне, 1987.-Вып. 49,-С. 60-69.

41. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой / В.А.Членов, Н.В. Михайлов М.: Наука,1972. - 343 с.

42. Устройство для вибрационной обработки деталей: A.c. 1421502. М.Кл3 .В 24 в 31/06. Бабичев А.П. и др. Бюл. изобр. - 1988. - № 33.

43. Установка для вибрационной обработки деталей: A.c. 301262 СССР МКИ3 В 24 в 31/06 / Ю.Р. Копылов. Бюл. изобр. - 1971. - № 14.

44. Камера устройства для вибрационной обработки. A.c. 1331633 М.Кл3 .В 24 в 31/06. Маслов С.П. и др. Бюл. изобр. - 1987. -№31.

45. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностроение, 1987. -328 с.

46. Интенсификация вибрационной отделочно-зачистной обработки за счет совершенствования состава технологических жидкостей / Е.П. Мельников и др. // Вибрации в технике и технологиях: Тр. 3-й Между нар. науч,-техн. конф. Евпатория, 1998. С. 172-174.

47. Способ обработки детали рабочими телами. А.с.818832. М.Кл'5 .В 24в 31/06. Колошук Э.М., Цокур А.К. Бюл. изобр. - 1981. - № 13.

48. Блехман И.И. Вибрационное перемещение / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе М.: Наука, 1964. - 412 .с

49. Черноусько Ф. Л. Управление колебаниями / Ф.Л. Черноусько, Л.Д. Акуленко, Б.Н. Соколов М.: Наука, 1980. - 344 с.

50. Копылов Ю.Р. Численное моделирование динамики процесса виброударного упрочнения // Вибрации в технике и технологиях: Тр. 3-й Меж-дунар. науч.-техн. конф. Евпатория, 1998. С. 148-153.

51. Копылов Ю.Р. Диссипативные свойства технологической системы, предназначенной для виброударного упрочнения // Известия вузов СССР. Машиностроение. 1985. -№ 10 . С. 155-158.

52. Гончаревич И.Ф. Вибрационные машины в строительстве / И.Ф. Гончаревич, П.А. Сергеев, М.: Машгиз, 1962. 257 с.

53. Вибрационный визкозиметр: А. с. 429321, СССР, МКРГ G 01 N 11/16/ Ю. Р. Копылов. Бюл. изобр. 1974. -№ 19.

54. Субач А.П., Биргелис O.K. Динамика вибромашин с двухчастотным приводом / А.П. Субач, O.K. Биргелис // Вопросы динамики и прочности: Сб. науч. тр. РПИ. Рига: Зинатне, 1983,- Вып.43. - С.83-86.

55. Регуляторы амплитуды вибрации: A.c. 1084763 СССР МКРГ 05/19/02/Гусев В.Д., Ксенофонтов А.К., Прохоров И.А. Бюл. изобр. 1984. -№ 13.

56. Система экстремального регулирования амплитуды вибрации на металлорежущем станке выдвижным шпинделем: A.c. 1352453, СССР МКИ'1 05. 13/02/. А. Э. Баркан, К. И. Полк. Бюл. изобр. - 1987. - № 42.

57. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа-Киев: Наукова думка, 1967. - 267 с.

58. Субач А.П. Исследование одномерного движения контейнера объемной виброобработки при взаимодействии загрузки и контейнера / А.П. Субач, P.E. Шталберг // Вопросы динамики и прочности: Сб. науч. тр. РПИ. -Рига: Зинатне, 1976. Вып.32. - С. 50.

59. Сердюк Л.И. Динамическая модель управляемой вибромашины // Вопросы вибрационной технологии: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1991.- С. 33-39.

60. Тамаркин М.А. Исследование процесса единичного взаимодействия при вибрационной обработке / М.А. Тамаркин, В.Г. Санамян // Прогрессивная отделочно-упрочняюшая технология: Сб. науч. тр. РИСХМ. Ростов на Дону, 1982.-С. 72-76.

61. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. -384 с.

62. Кобринский А.Е. Двумерные виброударные системы / А.Е. Коб-ринский, A.A. Кобринский М.: Наука, 1981. -335 с.

63. Корн Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1970.- 720 с,

64. Вибрации в технике: Справочник. В 6 т. / Под ред. В.Н. Челомей (пред.) М.: Машиностроение, 1980. - Т.4. 509 с,

65. Инженерные методы исследования ударных процессов / Г.С. Батуев и др. М.: Машиностроение, 1977. - 240 с.

66. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. -М.: Наука, 1977.-223 с.

67. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. М.: Изд-во литературы по строительству, 1965. - 448 с.

68. Золкае Николас, Динамика удара: Пер. с англ. С. С. Григорян. М.: Мир, 1985.- 296 с.

69. Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве /

70. B. А. Бауман, И.И. Быховский. М.: Высшая школа, 1977.- 256с.

71. Копылов Ю.Р. Определение критерия оптимизации и выбор ограничений при проектировании вибростанков / Ю.Р. Копылов Ю.Р., Е.П. Гор-диенко // Вибрации в технике и технологиях: Тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конфер. Евпатория, 1998. С.154-157

72. Атопов В.И. Моделирование контактирующих поверхностей / В.И. Атопов, Ю.П. Сердобинцев, О.К.Славин.- М.: Машиностроение, 1988. 272 с

73. Ашавский A.M., Вольперт А.Я., Шейнбаум B.C. Силовые импульсные системы. М.: Машиностроение, 1978 197 с,

74. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход. / А.П. Хусу, Ю.Р. Витенберг, В.А. Пальмов,- М.: Наука, 1975. 344 с.

75. Кудрявцев И.В. Основы выбора режимов упрочнения поверхностным наклепом ударным способом // Повышение долговечности деталей машин поверхностным наклепом. Тр. ЦНИИТМАШ. М., 1965. - Вып. -108.1. C.3-27.

76. Рыковский Б.П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом / Б.П. Рыковский, В.А. Смирнов, Г.М. Щетинин. М.: Машиностроение, 1985. - 152 с.

77. Багреев В.В. Протекание процесса удара за пределами применимости теории Герца // Изв. АН СССР. Сер. Механика твердого тела. 1968.

78. Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов. М.: Машиностроение, 1981. - 244 с.

79. Дрозд М.С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации / М.С. Дрозд, М.М. Маталин, Ю.И. Сидякин,- М.: Машиностроение, 1986,- 224 с.

80. Чепа П.А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. Минск: Наука и техника, 1981,150128 с.

81. Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С.Д. Пономарева. В 3-х т. М.: Машиностроение. Т.2. 1958. - С. 386.

82. Жасимов М.М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании. Алма-Ата: Наука, 1986. - 205 с.