автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества и производительности отделочной обработки нежестких деталей высокой твердости

иОГИЛЕВСКИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ИНСТИТУТ

?Г5 о Л

УДК 621. 787. 4

БУНОС Анатолий Адамович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ПРОИЗЕОДИТЕЛЬНОСГН ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ НКНЕСТКЛХ ЛЕТАЛИ! ВЫСОТОЙ ТВЕРДОСТИ

(Специальность 05. 02. 08 Технология маыиноет роении)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Могилев 1996

Работа выполнена на Могхлевском автомобильном заводе им. С. и. Кирова.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Кикаков А. П.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Пажевич М.Ф.

кандидат технических наук, доцент Еременко ПЛ.

Оппонирующая организация - Минский автомобильный завод

Задита диссертации состоится Марта 1996 года в

*/ О часов на заседании совета по заците диссертаций К 02.10.01 в Могиле веком машиностроительном институте,' 212005, г. Могилев, ул. Ленина, 70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ногхлевского маииностронгель ного института.

Автореферат разослан "_"_ 1996 года.

Ученый секретарь совета по задагге

диссертаций ' Л С- Н. И Кузнэнки

/

ОБЯАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Повыэение производительности труда при обработке нежестких деталей, имекицих высокую твердость материала, является одной из актуальных задач машиностроительного производства.

Эффективным путем реаения этой задачи является алмазное выглаживание. При этом на рабочей поверхности детали образуется своеобразный микрорельеф с большими радиусами выступов верыин и кия дин, что благоприятно влияет на ловьменме контактной жесткости и прочности сопрягаемых поверхностей. Вознккаюэие в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия способствуют повышению надел ности и долговечности деталей. Тем не менее, процесс алмазного ¡■.ыглаживания. несмотря на свои преимущества, имеет существенны«; недостатки, ограничивающие его иирокое использование - относи те ль но низкая производительность и повыаенные требования к лест кости и точности технологической системы. Кроме того, алмазы инс» ют высокую стоимость, а в процессе обработки осязательно примене tue смазочно-охлаждающей жидкости, приводящее к необходимости очистки обработанной детали от масла.

В 1986г. авторы П. К. Ящерицьш и А. П. Минаков предложили способ отделочно-упрочняющей обработки поверхностньы пластическим деформированием деталей средней твердости, позволивший устранить недостатки, присущие алмазному выглаживанию

Известны также процессы отделочной обработки, например, по днроЕзлка каЕесдод дгтааай. обработка. СЕОбодаъги абразмым лей высокой твердости и другие. Однако эти процессы обладают относительно низкой производитель ностью, а оборудование громоздко

Изложенное явилось основанием для создания, разработки и исследования нового процесса, который по многим параметрам смог оы превосходить существующие.

Цель и задачи исследования. Целью работа является повьгаенме качества и производитель ности отделочно-упрочняющей и абразивной обработки нежестких до талей с высокой твердостью материала. Для достижения этой пели были поставлены и ревены следующие задачи:

1. Создание способа пневмовибродинамической огделочно-упрочняющей и тонкой абразивной обработки внутренних цилиндрических

- г -

поверхностей нежестких деталей с твердостью материала 62... 64 ИКСэ.

2. Разработка установки для реализации данного способа обработки внутренних цилиндрических поверхностей при неподвижной заготовке.

3. Разработка и опробирование инструмента - пневматического варикового раскатника центробежного действия с наклонной камерой расширения.

4. Разработка специальных методик и устройств для исследования инструмента и условий его эффективного применения.

5. Моделирование процессов пневмовибро динамической и тонкой абразивной обработки внутренних цилиндрических поверхностей подшипников, имеющих высокую твердость материала, - при неподвижной заготовке и ее вращении.

6. Исследование закономерностей формирования микрорельефа и топографии поверхности пневматическим шариковым раскатником с наклонной камерой расширения.

7. Определение шслоешости рабочих поверхностей колец подшипников после чистового шлифования и пневмовибро динамической от-де.точно-упрочняющей обработки.

8. Корреляционный анализ шероховатости поверхностей, полученных после пневмовибро динамической отделочно-упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей.

9. Внедрение в производство результатов исследований.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

1. Впервые создан и осуществлен способ пневмовибро динамической от делочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей (колец подшипников) высокой твердости инструментом оригинальной конструкции, оснащенным шарами из твердого сплава, позволившим обеспечить низкую шероховатость (Ла=0,2...0,4 жм) и высокую маслоем-кость поверхности (на 30-35Х выюе, чем после чистового шлифования), а также повысить производительность в 2 раза по сравнения с алмазньм выглаживанием.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм формирования микрорельефа и топографии поверхностей при пневмовибродинаыической от делочно- упрочняющей обработке заготовок ргспахнпшм с наклонной камерой расвиршош.

а Разработаны математические модели процессов пневмовибро-

динамической отделочно- упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей нежестких деталей с твердостью материала 50...64 НЙСэ, позволившие выполнить оптжизацию режимов процесса обработки и рекомендовать процесс для использования в произволе-тве.

А. Впервые осуществлена пневмовибродинамическая отделочая обработка внутренних цилиндрических поверхностей колец поджилки ков керамическими карами при осевом перемещении инструмента и наличии у каждого вара вести степеней свободы. Обработка может осуществляешься как с вращением, так и без вращения заготовки, а сами процессы существенно превосходят аналоги по дешевизне материала рабочих тел - варов.

Новые технологические процессы относятся к процессам высоко го класса и легко поддаются комплексной автоматизации с использованием современных высокопроизводительных роторных макни и линия.

5. Впервые выполнен, в автоматизированном режиме, с использованием ЭВМ, корреляционный анализ шероховатости поверхностей деталей после пневмовибродинамической отделочно-упрочнявшей и им пульсно-ударной обработки, позволившей определить качество по верхности по 18 параметрам вероховатости и волнистости.

6. Техническая новнана разработанных и исследованных процессов зацицена патентом Российской Федерации (а. с. 1598375 КЛ. В24 В 39/00, 1993г.)

Практическая значимость полученных результатов определяется следующим:

- разработан пригодный для использования в производстве аффективный способ пневмовнбродинамкческоЯ отд&аачнои айраамшюн обработки внутренних цкзшщрнчеекмх поверхностей заготовок с

твердостью материала 62___64 НВСз м простой инструмент примени

тельно к различным моделям универсальных металлорежущих станков, отдельна устройствам или приспособлениям. а также роторным маек нам и автоматическим линиям-.

- разработан способ пневмовиОродшсвмической отделочно-упрочняющей деформирующей обработки внутренних цилиндрических по верхностей заготовок с твердостью материала 62...64 НКСэ и соот-ветствуювдй инструмент для его осуществления.

- выполнена опытно- проьдтенная проверка и внедрено способа гаювмовмбродашамической отделочно-упрочняющей обработки внутренней поверхности сферы кольца наружного (шарнирного подимпника

скольжения) седельно-сцепного устройства машины НоАЗ-7405-9586 с твердость» материала 61... 62 ЖСэ. Получены положительные результаты, характеризующиеся сокращением малинного времени; в 2 раза по сравнению с чистовьм шлифованием, что позволяет реализовать новую технологию для использования в подшипниковой щхлмленности.

Экономическая значимость полученных результатов. Предложенные способы отделом-но-упрочняющей и абразивной обработки могут бьггь использованы не только для получения рабочих поверхностей нежестких деталей, но и деталей нормальной жесткости в различных областях машиностроения, обеспечивая повьоение качества поверхности и производительность обработки за счет комплексной автоматизации с применением роторных маяин и автоматических линий.

Доказана возможность использования предложенного способа обработки^ подшипниковой щкиыиенности.

Основные поло же ния диссертации, выносимые на защиту:

1. Механизм осуществления комбинированной окончательной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей, заключающийся в последовательности выполнения технологических операций, и диапазон режимов процесса обработки, механика перемещений рабочих тел, позволяющая осуществлять эффективную пневмовибро-динамическую обработку (патент Российской Федерации N 1509375, кл. В 24 В, 1993г).

2. Механизм формирования топографии и микрорельефа поверхности, полученной в результате пневмовибродинамической отделоч-но-упрочняющей обработки внутренней цилиндрической поверхности пневматическим вариковьм раскатником центробежного действия с наклонной камерой расширения, заключающийся в движении рабочих тел с преобладанием эффекта сглаживания микронеровностей, благодаря чему интенсифицируется процесс обработки. Это в свою очередь позволило определить область применения способа для обработки рабочих поверхностей подшипников скольжения, качения и других деталей, имеющих высокую твердость, обеспечив при этом качественную н производительную их обработку.

3. Реж»ы процесса пневмоцентробекной отделочно-упрочняющей и абразивной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей типа колец подшипников с твердостью материала С2... 64 ННСэ, позволивяие производить их качественную обработку^ более

простым, чем алмазное выглаживание и другие процессы способами, с применением технологического оборудования без ограничений по параметру жесткости, точности, необходимости смазочно-охлаждающей жидкости, что ранее являлось проблемой.

4. Новый процесс тонкой абразивной обработки рабочими тела ми, находящимися в вихревом потоке сжатого воздуха, получившего адиабатическое расяирение, в котором тела имеют весть степеней свободы, что способствует их интенсивному автоколебательному движению в разных направлениях и интенсифицирует процесс обработки, снимает ограничения по жесткости и точности применяемого оборуно-вакия, устройств, приспособлений, обеспечив качество и девевизну процесса обработки.

5. Высокий класс разработанных ^технологий, поз воля юани легко осуществлять комплексную автоматизацию ввиду отсутствия жестких требований по точности центрирования осей инструмента и обраОаты ваемой поверхности, характерных для больиинства традиционных про цессов отделочной абразивной обработки и, что являлось сдерживаю ним фактором в применении для них более сове ревенного высокопроин водитель наго оборудования - роторных мавин и линий.

Личный вклад соискателя. Теоретически разработал способ комбинированной окончательной обработки поверхностей вращения нежестких деталей, предложив идее его осуществления в соавторстве с И И. Ящерицыньы, А. П. Минаковым. Выполнил экспериментальные и теоретические исследования, раскрыв механизм осуществления способа комбинированной окончательной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей. Разработал математические модели процессов пнавмоцентробеянои от в»лочно-упрочнявдей и гонкой а£ц>ааквной обработки внутрешшх ¡¡о верхностей нежестких деталей, материал которых обладает высокой твердостью в соавторстве с научным руководителем.

Исследовал в автоматизированном режжш качество поверхности после пневмовибродинамической отделочно-упрочняющей обрабтки и рекомендовал область его применения.

Выполнил опытно- проилаленную проверку и внедрение сносош пневмовибродинамической от делочно-упрочняющей обработки внутрел ней поверхности сферы шарнирного подшипника скольжения се дельно сцепного устройства маянны МоАЗ-7405-9586.

Выполнил исследования, результаты которых воали в монографию и депонированные рукописные работы в соавторстве с научньы руко-

водителем.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, включенные в диссертацию доложены и обсуждены:

- на международной научно-технической конференции "Отделомко-упрочняющая технология в шшиностроении", г. Минск, 1994г.;

- на научно-технических конференциях конференциях профессора«»- преподавательского состава Могилевского машиностроительного института, г. Могилев, 1993 и 1994г. г. );

- на Минском автозаводе - оппонирующей организацией.

Опубликованность ре з у л ь т а т о в. Результаты диссертации опубликованы в монографии, двух статьях,, трех 'Раисах конференций, в одном авторском свидетельстве ка изобретение, (патенте).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит кз оглавления, введения, общей характеристики аботы, пяти глав, выводов, списка использованных источников из 45 наименований и приложения. Изложена на 133 страницах, в том числе содержит 76 страниц текста. 49 рисунков, 13 таблиц и приложение на 23 . страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе сделан обзор и анализ современного состояния исследований и технологических возможностей способов отделочной обработки деталей. Показано, что в настоящее время вирою» применение находят различные способы поверхностного пластического деформирования (ППД).

Однако несмотря на достигнутые результаты в теории и практике ППД проблематичной остается финишная обработка внутренних поверхностей вращения нежестких деталей, материал которых »меет твердость 62... 64 НКСэ. Способы тонкой абразивной обработки хотя и реяают эту проблему, но требуигг использования дорогостоящего оборудования и сложного инструмента, обеспечивая при этом относительно низкую производительность.

В данной главе представлена классификация деталей по категориям жесткости и представлена классификация способов отделоч-но-упрочняищей обработки поверхностным деформированием, согласно

которой способы отделочно-упрочняющей обработки разделены на три группы, каждой из которых определена соответствующая область применения в финишной обработке нежестких деталей.

Так, среди способов 1 группы особое место занимает алмазно*.' выглаживание, которое позволяет обрабатывать внутренние цнлиндри ческие поверхности с твердостью материала 62... 64 НРСэ, получать вероховатость в пределах 0,08.. .0,63 мкм.

Алмазное выглаживание позволяет осуществлять отделочно-упрочняющую обработку при незначительных радиальных усилиях и высоких удельных давлениях. Инструмент имеет высокую стоимость.

Рассмотрен процесс центробежно-ударной обработки ПИЛ деформирующими шарами, размещенными в гнездах сепаратора. Сносоо позволяет вести обработку .поверхностей деталей с твердостью материала 62...64 НКСэ. Окружная скорость сепаратора (диска) 15... 40 м/с. Подача S - 0,04... 0,02 мм/об. За 1... 3 прохода ооес печивается вероховатость поверхности Ra - 0.1... 0.4 мкм.

Недостаток способа обработки заключается в громоздкости гтш вода инструмента.

Прототипом исследуекалх в работе способов является процесс 1шевмоценгробекнои отделочно-упрочняющей обработки. Оущюоть -го заключается в том, что шары, расположенные в кольцевом (жду инструмента, имеют 6 степеней свободы и деформируют микронеровности поверхности при своем сложном перемещении за счет воздействия на них сжатого воздуха.

Преимущества способа состоят в его простоте и отсутствии необходимости применения смазочно-охлаждающей жидкости. Однако не было найдено технических рееений для применения этого процесса при обработке внутренних цилиндрических поверхностей. на1ср*ал которых обладает высокой твердостью (62...64 HRCa).

Другим прототипом исследуемого процесса является центробежно абразивная обработка. Особенностью процесса обработки является то, что абразивные зерна не закреплены в отличие от обработки связанными абразивными частицами. Шероховатость поверхности после обработки Ra -- 0,32. ..0.0Я мкм. Недостатки процесса пюмозд кость установки н быстрое изнасшвание системы подвода гшцюао.м зивной среды.

Па основе совершенствования существуюаих спосооон отелочной обработки были созданы новые способы пневмовибродинамической от делочно-упрочняющей и тонкой абразивной обработки заготовок твер-

достью 62...64 HRCa, исследованию которых посвящена настоящая диссертация.

Во вт о: р ой главе представлены методики экспериментальных исследований. Определены три направления в репе кии задачи снижения шума. Первое направление - создание активных средств снижения шума конструктивны« приемами, т. е. за счет у сове рвекствования инструмента. Второе направление - создание пассивных средств гашения шума применением камер и кожухов с соответствующей звукоизоляцией зоны обработки. Третье направление - создание звукоизолированных камер, в которых размещаются устройства, приспособления и оборудование, оснащенные пневмоинстру-ментами. -

Для проведения экспериментальных исследований были спроектированы и изготовлены пневмовибро динамические инструменты - рас-катники UK -10 (диаметром 64,5 им), МК-20 (диаметром 119 ьм), и НК-30 (диаметром 126 мм). Измерение осевого усилия и крутящего момента осуществлялись динамометрическим устройством с индикаторами. Под действием сил, возникающих в процессе обработки, обрабатываемая деталь (втулка) получала возможность вращаться и осуществлять осевое перемещение. Величина перемещений фиксировалась индикаторами. Тарировку динамометрических узлов проводили в статическом положении посредством гирь. Крутящий момент и осевые силы измерялись инструментом диаметром 65 м* при различных давлениях. Измерение параметров шероховатости поверхности выполнялось на профилографе-профилометре модели 252. Измерение шумовых характеристик выполнялось с помощью шумомера мод PSI 202, ГДР с октав-ным фильтром 0F 101 фирм4 "ОГТО SCON", DRESDEN, VEB RET MESSELEKTRONIK.

Поскольку качество обработанной поверхности зависит от диаметров деформирующих шаров и сопел, была разработана экспериментальная конструкция инструмента, позволяющая применять шары различного диаметра. Такой раскатник (рис. 1) состоит из корпуса 1, имеющего центральный какал и 6 пазов, распорной втулки 2, колец 3, дисков 4 и деформирующих шаров 5 Гайка 6 служит для фиксации перечисленных деталей в определенном положении относительно корпуса 1. Инструмент снабжен наборами сменных распорных втулок 2 с диаметрами сопел 1,5; 2,5; 3,5 ш и деформирующих га-ров диаметром 7,8; 9,5; 12,7 мм. Инструмент работает следующим образом. Воздух подается череа центральный канал, пазы в корпусе

1 и сопла в распорной втулке 2 в камеру расширения и приводит во вращение деформирующие пары 5. Обработка осуществляется при про дольной подаче инструмента. Исследования влияния режимов пневмо-цеигробежной обработки, т. е. подачи и давления воздуха в рабочей

Рис. 1 Экспериментальная конструкция инструмента.

г.а'юсти инструмента, на качество обработанной поверхности галлу, ¡грсведшш по плану полнофакторного эксперимента.

В качестве параметра оптимизации выбран параметр порох ова тости поверхности Ra. Эксперимент проводлся при неподвижно закрепленной заготовке на специальной установке, разработанной н из готовленной на Могиле веком автомобильном заводе (ЫоАЗ). Величина подачи инструмента S регулировалась в пределах 38... 1666 мм/мня Нижний уровень подачи был принят равкш минимальной подаче, а кдошй составлял 2.3 илшюго. Ешичестш проходок i ч и), /икн.-ние воздуха в сети составляло 0,4 ЫПа - нулевой уровень, а верх кий и ниивй уровни составили 0.5 и 0,3 ЦПа.

Использовалась лимонная модель полнофакторкого зкеперм^нга

У ь.. » Ь;-": » Ъ-'Л; V Ь?'Хз .

где XI, X». Хт - кодированные значения факторов соотБотстг>еш;а неходкой иероховатости поверхности. даклетк? схатого воздуха, г.о дачи инструмента. Обработка результатов эксперимеетов велась по известной методике.

Для исследования влияния материала деформирующих варов на качество обрабатываемой поверхности проведена обработка внутренних цилиндрических поверхностей инструментом, снабженньм карами диаметром 8 км из стали ШХ15 при рабочем давлении воздуха инструмента 0,4 и 0,5 МПа и подаче 10 ш/с. Исследования велись при обработке колец подшипников с твердостью материала 62... 64 НГгСэ на токарном станке. При абразивной пневмоцентробехной обработке применялись керамические кары диаметром 13 км. Диаметр сопел в инструменте 2,5 мм. При упрочняющей пневмоцентробехной обработке деталей применялся раскатник с диаметром сопел 3,5 км, снабженный парами диаметром 7,8 км из стали ШХ 15. Исследования влияния исходной шероховатости поверхности и давления воздуха в рабочей полости инструмента на качество, обработанной поверхности проводились также по плану полнофакторного эксперимента.

В качестве параметра оптимизации выбрана шероховатость поверхности 1?а. Частота вращения шпинделя и продольная подача инструмента были постоянны при всех экспериментах и соответственно составили: п = 100 об/мин, Б = 0,05 км/об. Было принято оптимальное количество проходов, равное 5. Основные уровни давления воздуха в рабочей полости инструмента выбирались на основании предварительных экспериментов и составили 0,25 МПа и 0,1 МПа.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований. Установлено, что уровень звукового давления от раскатника в камере экспериментальной установки (при неподвижной заготовке) находится в пределах санитарных норм < 85 дБ. При этом потери давления сжатого воздуха от всех видов сопротивлений не превышают 0,05___0,2 МПа.

Осевые усилия в процессе обработки заготовки диаметром 65 мм в зависимости от давления сжатого воздуха Р » 0,1.. .0,3 МПа незначительны и находятся в пределах 2... 5 Н, а крутящий момент составляет 0,47...0,93 Н км. Получена математическая модель, отражающая зависимость шероховатости поверхности от ее исходного значения, давления сжатого воздуха и подачи (для твердосплавных варов инструмента) при обработке колец подаошников твердостью 64... 66 НКСэ и отсутствии их вращения в процессе обработки:

У = 0,16 + 0,044^ - 0,019'Хг + 0,004'Хз ; где Х1, Хг, Х5 - кодированные значения указанных выше факхо-

ров. Коэффициенты регрессии Ь* - 0,044 и Ьг - 0,019 значимы, т. к. больше доверительного интервала - 0,009. Анализ рассмотренной модели показывает, что наибольшее влияние на качество поверхности оказывает величина исходной шероховатости. (Коэффициент регрессии Ы = 0,44). Она может быть уменьшена пневмовиброобработкой на 501. Меньшее влияние на параметр шероховатости оказывает давление сжатого воздуха. (Коэффициент регрессии Ьд - 0,019). Подача (Б -6... 14 ш/с) в указанном интервале значений существенного влияния на величину шероховатости не оказывает, так как коэффициент регрессии оказался незкачимьм Ь - 0,004). Это значит, что можно работать с большими подачами. При количестве проходов инструментом 1 = 20, давлении воздуха Р = 0,4. ..0,5 НПа обеспечивается верохо ватость (?а - 0,16...0,25 шм при исходной шероховатости поверхности Иа = 0,31. ..0,44

Исследования обработки поверхности с твердостью 50... 55 1!КСэ тарами из стали 111X15 позволили получить следующее уравнение, о г ражающее зависимость шероховатости поверхности от ее исходного значения, давления сжатого воздуха в камере расширения инструмен та и подачи:

У - 0,318 + 0,090*Х1 - 0,041»Х2 + 0,0007-Х3

Модель адекватна. Значжые коэффициенты Ь1 •= 0,096 и Ь^ = 0,041. Они больше доверительного интервала ¿0,096. Наиболь-

шее влияние оказывает исходная шероховатость поверхности, а затем - давления сжатого воздуха в инструменте. Подача в выбранном для эксперимента интервале значений существенно не влияет на параметр Па (3 - 0... 14 При исходной Езрохаватосхи поверхности Еа

0,4...0,81 мкм после обработки достигается 0,17...0,44 иш при количество проходов не менее 5 и давлении сжатого воздуха Р 0,2... 0,4 МПа. Измерения показали также, что отклонение от прямо линейности увеличивается в среднем от 0,6 до 1,3 ьеш.

Получена математическая модель процесса обработки внутренних цилиндрических поверхностей с твердостью 62... 64 НРСэ керамическими шарами при вращении заготовки:

У = 0,37 + 0.0032-Х1 + 0.08-Хг Модель адекватна. Оба коэффициента значмвд, т. к.. они больше

доверительного интервала - 0,02. Наибольшее влияние оказывает давление сжатого воздуха, а затем исходная шероховатость поверхности. При Р - 0,1 МПа обеспечивается шероховатость поверхности Иа - 0,27... 0,3 шм при исходной шероховатости 11а - 0,24... 0,6 №М. Отклонение от круглости и волнистость составили 1,4 иш при исходных 1,6 жи и 1,5 иш соответственно полученных чистовьм шлифованием подшипников на ГПЗ-11.

Математическая модель процесса обработки внутренних цилиндрической поверхности с твердостью 62... 64 Ш*Сэ шарами из стали ШХ15 при вращении заготовки выглядит следующим образом:

Ч = 0,267 + 0,067'Х1 - 0,032'Хг + 0,002-Х3

Модель процесса, адекватна, т. к. коэффициенты Ь^ и больше доверительного интервала - 0,009. Ранжирование факторов: 1 -исходная шероховатость поверхности, 2 - давление сжатого воздуха При исходной вероховатости поверхности Яа » 0,4. ..0,58 мкм после раскатки обеспечивается Яа - 0,14...0,28 иш. Подача в выбранном интервале от 0,1 до 0,4 ш/об существенного влияния на качество поверхности не оказывает.

Отклонение от круглости и волнистость поверхности после обработки уменьшились соответственно с 1,6 до 1,4 иш и с 1,5 до 1,2 *«м. Отклонения от прямолинейности образующей не превысили 5

Анализ показал, что процесс производительнее алмазного выглаживания в 1,2.. .1,5 раза. Процессы пневмоцентробежной обработки следует относить к технологиям высокого класса, т. к. они легко поддаются комплексной автоматизации с применением роторных машин и линий.

В четвертой главе представлен корреляционный анализ шероховатости поверхностей и исследование их эксплуатационных свойств.

Показано, как посредством корреляционной функции можно выявить скрытую периодичность профиля поверхности, обработанной различными способами.

Для определения параметров оероховатости н волнистости поверхности использована система СКИФ, разработанная в Брянском институте транспортного машиностроения на кафедре технологии маш* построения. Она представляет собой измерительно-вычислительный

комплекс, предназначенный для автоматизации при определении параметров шероховатости и волнистости поверхностей деталей маяин. В его состав входят управляющий вычислительный комплекс на базе персональных ЭВМ, профилограф-профилометр мод 252, согласующее устройство и специальное программное обеспечение. Система опреде ляет 18 параметров шероховатости и волнистости. С помощью профи лографа-профилометра записывались отдельные участки трассы по верхностей деталей прошедших пневмовибродинамическую обработку. Анализ показал, что корреляционные функции всех поверхностей, проведших пневмовибродинамическую обработку, представляют собой затух аквэие колебаюш. Шероховатость поверхностей в продольной и поперечном направлении к продольной оси детали неодинакова, т. е. поверхности имекггакизотропную структуру со случайньм характером неровностей. Коэффициент случайности профиля для пневмовибродина нической обработки J - 0,70... 0,98.

В пятой главе представлена механика процесса и качество пневмоцентробежной отделочно-упрочняюще к обработки cii>? рических поверхностей колец подиипников. В качестве общей модели инструмента был выбран накатник с наклонной камерой расширения для обработки внутренних поверхностей вращения. Рассмотрена кине матнка процесса при согласованных движениях деформирующих шаров и заготовки. Установлено, что в аависмюсти от соотношения кинематических и конструктивных параметров траектория следа шара будет различной. Варьируя этими параметрами в широком диапазоне можно влиять на качество обрабатываемой поверхности что в целом выгодно от личает этот инструмент от известных. Более того, благодаря расположению на ров в наклонной камере расеирення. они нынуж.?ены совэрпать за. один цши, равны* их одному переиее.енш па округа ти, продольные осевые перемещения. Это способствует сглаживанию ьещаин микронеровностей к икгенснфицкрует процесс оОработкн

Частным случаем накатника от упомянутого вшо является модель. когда отсутствует его осевое перемещение, а сам инструмент по отношению к продольной оси заготовки повернут на угол, отличный от градусов. Такой ннструме1гг предназначен для осработки сферических поверхностей

В условиях Могидевского автозавода разработал опытно-npotba-ленный образец инструмента и проведены производственные испытания при обработке сферы диаметром 175 мм детали с твердостью материала больше 56 HRCa.

При проведении испытаний раекатник устанавливался в резце-деркагеле токарно-винторезного станка мод. 16К20, а заготовка закреплялась в трехкулачковом патроне. Установлено, что при исходно* героховатости поверхности Рл - 0,6. ..1 wm после обработки с-оеспечкиается аероховатость Ra - 0,2. ..0,45 «км. Отклонения от круглости составляют 27... 42 wx, волнистость - 1,0... 2,5 мкм. Установлено такхе, что маслоеи^оегь раскатанной поверхности (Ra -0,4 i«m) вьюе на 301, чем маслое.чкость поверхности, полученной после чистового или>Звания, а производительность в 2 раза вьеэе, ч'-м при алмазном выглаживании. Процесс рекомендован для ис по ль до каким в подыипниковии про(-&уа.'!енжх-ти, где нет нестких требований к концам по волнистости поверхности н отклонению от круглости.

ВЫВОДЫ

_. Отделочко упрочняющая пневмоцентробекная обработка ППД цилиндрических поверхностей с твердостью материала ^ G4 ККСэ, выполняемая после чистового алифования (Ra-0,2... 0,6 мкм), позво-.!:!•*!? на один приход унень-ать шероховатость поверхности на 45... 501 при давлении воздуха в рабочей полости инструмента 0,4 МПа и продольной подаче 10...40 мм/мин. Процесс производительнее ч- '.мазного выглаживания а 1,2... 2 раза.

Разработанное математические модели способов пневмоцентро-бедной отделочной н абразивнои обработки показывают, что на ко нечную аероховатость поверхности, обработанной пневмовибродинами-ческой обработкой наибольяее влияние оказывает величина исходной еероховатсстн.

2. Д.В1 обеспечения аероховатости поверхности в пределах Рл 0.12... 0,15 мкм пос.н? чистового али<[ювания (Ra 0,25... 0.GQ ; ) необходимо прю-юннть абразивную пневмоценгробежную обработку (Ra - 0,27...0,30 млн), а затем от делочно-упрочняющую пневмоцент-^Ум'ляум об1>зботку поверхностным деформированием

3 процессе обработки не отмечается сколько-нибудь заметного повм:эения тсмперату]>ы обрабатываемой поверхноегн, что существенно сказывается на получении поверхности высокого качества и уменьке-ннн износа рабочих тел инструмента.

3. В качестве деформируто-дих элементов при пневмовибродинаки-ческой обработке могут использоваться аары как из твердого спла-•' !, так и кз стали ИХ 15. Использование таров кя твердого сплава

приводит к незначительному увеличению производительности (3.. .51). Диаметр шаров не должен превьшать 9,5 ш, так как с его увеличением уменьшаются удельные контактные давления, что приводит в конечном счете к снижению производительности процесса.

4. Использование в исследуема способах пневмовиб родинами -ческой отделочно- упрочняющей и абразивной обработки шаров из ста ли 111X15 и варов из керамики способствует повьтению технико-экономических показателей этих способов в отличие от алмазного виг да живания и центробежно- абразивной обработки.

5. При абразивной пневмоцентробежной обработке и отделоч-но- упрочняющей пневмовибродинамической обработки нежестких деталей происходит незначительное уменьшение отклонения от круглости, а также снижение волнистости поверхности по сравнению с традиционной обработкой шлифованием. Установлено также, что маслоемкость поверхностей проведшее пневмовибродинамическую обработку на 302 выие, чем после чистового шлифования.

6. На основе проведенных исследовании разработаны рекоменда цки по превышенному использованию способа и инструмента для осуществления пневмоцентробежной отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей высокой твердости.

: 7. Процессы пневмоцентробежной отделочной и абразивной обработки являются технологиями высокого класса, т. к. легко поддается комплексной автоматизации с применением роторных машин и линий,

что особенно важно в крупносерийном и массовом производствах.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Минаков А. П. , Бунос А. А. Технологические основы пневмовиброди->1амической обработки нежестких деталей. - Мн.: Павука 1 тэхтка, 1995. - 304 с.

2. Минаков А. П. , Бунос А. А. Исследование технологических возможностей способа пневмовибродинамичеекой отделочно-упрочняющей и абразивной обработки внутренних цилиндрических поверхностен с вращением заготовки / Ред. курн- "Человек и экономика". N 6. Кн. , 1995. - 19 с. - Деп. в ин-те "Белинформпрогноз" 12. 05. 95. }} 199525.

3. Бунос А. А., Минаков А. П. Исследование влияния аэродинамических

характеристик на качество поверхности при пневмовибродинамической обработке / Библиогр. указатель ВИНИТИ "Депонированные рукописные работы", Н 85 - на 92,- М.: 1993.- 12 с.

4. Яцерицын П. И., Минаков А. П., Бунос А. А. ПневмовЛЗродинамическая абразивная обработка деталей. // Огделочно-упрочняющая технология в машиностроении. Тез. докл. международной научнотех-нической конф. - Минск, 1994.- С. 3

5. Пат. 1598375 РФ, МКИ , В 24 В 39/00. Способ комбинированной окончательной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей. - N 6632838; Заявл. 23.11.88; Опубл. 23.07.92; Бюл. Н 23, 5 с.

6. Бунос А. А., Минаков А. П. Исследование влияния отдельных конструктивных параметров инструмента на параметры шероховатости поверхностей пневмоцентробежной обработки // Экология и ресурсосбережение. Тез. докл. респ. конф. - Могилев, 1993. - С. 19

7. Бунос А. А., Минаков А. П. Прогрессивная пневмовибродинамическая обработка деталей с высокой твердостью. // Экология и ресурсосбережение. Тез. докл. респ. конф. - Могилев, 1993.- С. 20

- 17 -РЕЗЮМЕ

БУНОС Анатолий Адамович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ.

Отделочная, отделочно-упрочняющая, пневмоцеигробежная, пиев моцетробежная абразивная, пневмовибродинамическая, пневмоценгро-бежная импуль сно- ударная обработка.

Целью работы является повышение качества и расиирение техно " логических возможностей способов отделочно-упрочняпщей и абразивной обработки нежестких деталей с высокой твердостью материала. В качестве объектов исследования выбраны кольца подшипников качения и кольца Еарнирных подшипников скольжения ГШ г. Минска и автомобильного завода г. Могилева.

При проведении исследований с целью установления влияния ре жимов процесса отделочных видов обработки на качество поверхности использовался метод статистического планирования эксперимент о. Для оценки качества поверхности применялся профилограф- профядо -метр мод. 252. Шумовые характеристики процесса измерялись посредством октавного фильтра 0F 101 фирмы "OTTO SCHON' DRESDEN, VEB RET KESSELEKTRQHIK и точного импульсного шумомера мод. PSI 202.

Установлена возможность отделочной пневмовибродинамической и абразивной обработки внутренних цилиндрических поверхностей с твердостькз шхергхяа до 62... 64 НКСэ и с получением вероховатостк поверхности Ra = 0,05...0,16 иш. Процесс производительнее алмазного выглаживания в 1,2...2 раза. Не требуется жесткое и точное оборудование. Деталь после обработки получают сухой и чистой. Нагрева обрабатываемой поверхности не кайля дается. Рабочие тола инструмента - сары из стали ШХ15 или керамики не имеют жестких требований по точности формл.

Новые способы отделочной обработки можно использовать и .то бом типе производства с применением роторных макни, недорогих устройств, приспособлений, либо универсального оборудовать (то карно-винторезные, фрезерные, радиально-сверлильные и др. еган-ки).

Область применения: отделочная обработка внутренних поверхностей вращения колец подшипников качения и скольжения, у которых нет жестких требований по отклонения от круглости, волнистости профиля поверхности; отделочно-упрочняющая обработка внутренних поверхностей вращения нежестких деталей с твердостью материала 62... 64 ГОСэ. Способы обработки защищены патентом РФ 1598375 и изобретениями.

РЗЗУКЭ

БУНАС Анатоль Адамав1ч

ПАВШЭННЕ ЯКАСЦ1 I ПРАДУКЦЫЯНАСЦ1 АДДЗЕЛАЧНАЯ АЛРАЦ0УК1 НЕЦВЁРДЦХ ДЭТАЛЕЯ ВЫСОКАЯ ЦВЁРДАСЦ1

Аддзелачная, аддзелачна- умацоуваючая, пнеумацзнграбежиая, пнеумацэнтрабежная абраз1уная, пнеумавiбраданамiчная, пне^мацэнт-рабежная 1мпульска-ударная апрацоука.

Ыэтай работы а' яуляецца павьасэнне якасиЦ i расяыранне тэхна-лаПчных югчымасцей спосаба£ аддзе лачна- умацоуваючай i аб-раз1унай anpauoyKi нецвёрдых дэталей з высокая цвёрдасцю матэрыяла. У якасц1 аб'екта даследавання выбраны кольцы пад-шыгаикаУ качэння i кольцы аграрных падиьтн1кау сл1згання ДПЗ г. Шнека i а$тамаб1льнага завода г. 11аг1лёва.

Пры правядзешИ даследаванняу з мэтай устанаулення Jfruibmy рэжьмау працэса аддзеласных в!дау апрацоук! на якасць nasepxHi внкармстоУва$ся метад статыстычнага планавання эксперыментау. Для ацэнк! якасц! паверхн! ужывауся праф1лаграф-праф1лометр юд. 252. Щумавыя характарыстык1 працэса вьмярал1ся пры дапамозе актаукага ф!льтра CF 101 ф!рыы "OTTO SCHON" DRESEEN, VEB RET HESSELEKIRONIK i дакладнага 1мпульснага шумамера мад. PSI 202.

Установлена ьогчьмасць аддзелачнай пнеумав1брадынам1чнай i абраз!унай апрацоук! унутракых щШндртных паверхняу з цвёрдасцю

матэрыяла да 62___64 HRCa i з атрыманнем щурпатасц1

Ra-0,05... 0,16 юм. Працэс балы прадукць£йны алмаз нага выглажван-ня у 1,2...2 разы.' Не патрабуецца жорсткае i дакладнае абсталя-ванне. Дэталь паедя апрацоук1 атрьяШваюць сухой i чыстай. Нагрэу

алрацоУваемай паверхт не наз1раецца. Рабочие целы 1нструмента -■ары са стал! ШХ15 або KepawiKi не махць жорс-TKix патрабаванняу па дакладнасц! форм.

Но выя спосабы аддзелачнаЯ anpauoyni можна вь«арыстоуваць гтры любьм тыле выгворчасц! а прымянекнем ротарных машын, недарахЧх устройствау, прыстасаванняу, або утверсальнага абсталявання (та-карна-вiнтарэзныя, фрэзерныя, радыяльна-св1дравальныя i др. craHKi).

Вобласць щямянення: аддзелачная алрацоука паверхняу кручэн-ня калец падмыпткау качэння i слгзгання, у ЯК1Х няма жорс-пих

патрабаванняу па адкланенню ал кругласщ, ккык-гаст профЬчя на BepxHi; аддзелачна-умацоуваючая алрацоука унутраных наверхнну кручэнкя няцвёрдых дэталей з цвёрдасшо матэрыяла 62... 64 Н£Сэ. Спосабы апрадоук! абаронены патэнтам РФ 159837r> i нынаходства>< i.

SUMMARY

ВШЮБ Anatoliy Adaaovich

QUALITY AND PRODUCTIVITY IMPROYEMEhT OF THE FINISHING WORKING HIGH HARDNESS HOH RIGID РАКТП

Finishing, finishing-hardening, pneumocentrifugal, pneueo-centrifugal-ahrasive, pneimovibrodynamc and pneumocentrifugal impulse-impact working.

The aid of this work is the quality improvement and technological possibilities expansion of the finishing-hardening веапз and high hardness materials* nonrigid parts abrasive vcrkirs. lbs antifriction bearinus' ringu articulate ¿li.iitiK bearings' rings produced by the Minsk State Bearing Plant and by the kfogilev Vehicle Plant are chosen as an oojeor. of this ;r,;:<iv

To determine the influence of tlw finisning types' pn» e.ss nodes on tl>e surface quality, }«ve used th.> statical planimy. nethod. To appreciate the surface qualitv we have iiscm the profilograph-profilometer of the Model. Tiv process's misirt-,; characteristics vere measured by tlie OF 101 octave filter wa.v> Ьч' the "OTTO SCHON" company, DRESDEN. VEB RET HESSEI.EKTKONIK лгч1 bv the PSI 202 model precise impulsive acoustiiaeter

Ve have deteruined the possibility of the finishing pneumovibrodynaaic and abrasive workine of internal cylindrical surfaces with 62... 64 HRCa materials hardness and"with the Ra-0, 05...0,16 Bicrors surface roughness getting. This process is 1,2...2 tines More productive than the diamond ironing one. The rigid and precise are not needed After finishing, the part is dry and clean. The finishing surface is not heated. The instruments' working bodies - the balls fro« the EIX15 steel or ceramics - do not have the rigid retirements for form's accuracy.

The new finishing working means can be used in any types of production with application of the rotor machines, inexpensive devices and facilities, or universal equipment (screw-:cutting. Billing, radial-drilling and other machines).

Application: internal rolling surfaces' 'finishing working of the antifriction and sliding bearings' rings having not the rigid deviation requiresents froa the rounding off, surface profile's corrugation; finishing-strengthening working of the non-rigid parts' internal rolling surfaces with the 62...64 HRCa materials' hardness. The working means are defended by the 1598375 patent of Russian Federation and by some inventions.