автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества деталей машин при обработке поверхностным пластическим деформированием роликами

^^с—е^-^г'' На правах рукописи

Г

о I снии Ярослав Николаег ииоиь"^5Б5

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ РОЛИКАМИ

Специальность 05 02 08 -Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов- на - Дону 2007

003062565

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградском государственном техническом университете (Камышинский технологический институт)

Научный консультант доктор технических наук,

профессор Смольников Н.Я.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор,

академик Академии проблем качества, заслуженный деятель науки РФ Горленко Олег Александрович.

доктор технических наук, профессор Попов Михаил Егорович.

доктор технических наук, профессор Драчев Олег Иванович.

Ведущее предприятие Открытое акционерное общество

«ТК ВгТЗ» (Тракторная компания, Волгоградский тракторный завод)

Защита состоится 22 мая 2007г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212 058 02 в ГОУ ВПО Донском государственном техническом университете (ДГТУ) по адресу 344010, г Ростов на - Дону, пл Гагарина, 1, ауд,252

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета

Отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью организации, просим выслать в диссертационный совет по указанному адресу

Автореферат разослан « 4Z » апреля 2007г Ученый секретарь

диссертационного совета TZ

доктор технически наук,

профессор «¿^ ' Сидоренко В С

ОБЩАЯ ХЛРЛКI ЕРИС'1 ИКЛ РА1>ОГЫ

Актуальность работ i.i. В современном машиностроительном производстве очной из тлавных проблем, решаемой при илоюяпшии деталей машин различного назначения, является обеспечите высокою и стабильною качества и\ поверхностен

Одним из меюдов обеспечения качес1ва деталей является поверхностное птастичсекое (сформирование (МИД) Меюд ИНД npoci в реализации, жономи-чеи, обла тает высокой производительностью, обеспечивает низкую шероховатость заданную тлуомпу и ciciiuib упрочнения, формирует остаточные напряжения, ме тко зернистую ( труктуру ме1алла и другие показатели качества новерхпо-сшою слоя

Усилиями мно1и\ ученых, как п России, так и за рубежом внесен зпачи-|сльныи вклад в развито 11ПД Основные исследования направлены па изучение усилия воздействия рабочею юла на обрабатываемую поверхность, геомефнче-ских парамегров очша деформирования, распределения напряжении по площади котам а и в поверхноы ном слое, 1емиерагуриы\ полей и их влияния па качество поверхности, условии создания оетаючных напряжении и глубины упрочнения, микротсометрии поверхноии произнодтелыюсги В результат в данной облает были доспи путы значительные успехи позволяющие решать многие 11 ро и зво дс i вей и ые задач и

Тем не менее, в настоящее время научные основы Ш1Д и методики выбора рапиопачьных конструктивных парамефов обрабатывающею нпс1румеша, а также îexnonoi нческих факюров обработки базируются т тайным образом па жс-перимешальных данных или математических моделях с чопущепнями, описывающих частные случаи обрабоп<и I[едосгаючпо внимания уделяется исследованию влияния взаимосвязи геомефическич параметров деформирующих зле-мешов с геометрией контактной зоны, видом и размерами обрабатываемой поверхности, выявлению закономерностей формирования основных показателей качес!ва поверхностен о слоя, в первую очередь, глубины упрочнения и оетаючных напряжений Не установлены зависимост для определения кинематики го-чек деформируемой поверхности и их связи с относительными деформациями и напряжениями в зоне коцикла Имеющиеся резульгаш, как правило, огнооися к обработке деталей деформирующими злемешами иростентпей формы, такими как шар, цилиндр, тор, конус В связи с отсутствием полною научного обоснования параметров деформирующих i темепюн не усыновлено, какой из них является наилучшим с точки зрения обеспечения заданной совокупности показателен качества поверхности и производительности

В связи с вышеуказанным при изучении процесса 11ПД не у итетея проводит!, обобщенный анализ и сравнение научных результатов ра¡личных авторов что затрудняет разработку общей меюднки определения рациональных конструктивных и lexnojioi ическнх параметров обработки По ним причинам до настоящею времени в отечественном машиностроении нет высокоэффективного на\чпо-мегоднческот о обоснования lexnojioi ичеекою обеспечения формирования качества поверхностною слоя Отсутствует обоснованная методика расчета конструк-

типных параметров инструмента, технологических факторов обработки ППД и хорошо освоенных и серийно выпускаемых инструментов

Следовательно, технологическое обеспечение заданного качества деталей машин при обработке поверхностным пластическим деформированием роликами на основе дальнейшего развития теории и разработки универсальных математических моделей, описывающих взаимосвязь между конструктивными параметрами деформирующих элементов, геометриеи контактной зоны, технологическими режимами, физико-механическими явлениями в контактной зоне и показателями качества поверхности деталей и на их основе разрабоп<а новых прогрессивных ипсгрумсшов, а также способов обработки ППД и методик их расчетов, ориентированных на современную вычислительную технику, является актуальной проблемой и имеет важное научно-производственное значение

Цель работы. Разработка научно-методической базы технологического и инструментального обеспечения заданного и стабильною качества поверхностного слоя при обработке деталей машин поверхностным пластическим деформированием роликами

Методы исследований Методологической основой исследований явтяется выявление взаимосвязи между всеми основными действующими факторами в процессе обработки ППД и на этой основе раскрытие закономерностей формирования показателей качества поверхностного слоя Теоретические исследования и результаты базируются на методах классической механики и математическом моделировании с разработкой алгоритмов расчетов с применением ЭВМ Использовались основы теоретической механики, теории упругости и пластичности, теории сплошных сред

Экспериментальные исследования проводились на специально изготовленных стендах на действующем технологическом оборудовании в реальных производственных условиях, а также лабораторных условиях с использованием известных и оригинальных методик и измерительной аппаратуры, обеспечивающих получение информации необходимой точности Теоретические положения работы подтверждены результатами экспериментальных исследований, выполненных как в лабораторных, так и в производственных условиях Достоверность теоретических и экспериментальных исследований подтверждена внедрением и широким использованием результатов работы на ряде промышленных предприятий

Научная новизна Состоит в решении крупной проблемы дальнейшей разработки теории обработки деталей машин поверхностным пластическим деформированием роликами и создании на ее основе научно-методической базы технологического обеспечения качества поверхностною слоя за счет следующих наиболее значимых результатов работы

• Впервые разработана универсальная математическая модель взаимосвязи геометрических параметров контактной зоны с параметрами деформирующих элементов произвольных по размерам и форме с учетом вида и размеров обрабатываемой поверхности, позволяющая исследовать закономерности формирования очага деформации и качества поверхностного слоя

• Впервые получены зависимости для расчета объема контактной зоны, площади поверхности контакта и площади контакта для деформирующих элемен-

топ произвольных форм и размеров, а также различных видов обраба1ываемых поверхностей, которые мо!ут служить комплексными параметрами обработки

• Установлена взаимосвязь между упругонласгическим перемещением металла в очаге деформации, напряженно-деформированным состоянием в контактной зоне, глубиной внедрения произвольных деформирующих элементов в поверхность делали и показателями качества поверхностного слоя, а также влияния напряженно - деформированною состояния на температуру в кошакте

• Получены математические зависимости для определения глубины упрочнения и ос)атомных напряжений от распределенных контактных напряжений по произвольной площади контакта между деформирующим элементом и поверхностью детали

• Установлены соотношения между геометрическими параморами деформирующих элемешов, применяемых для обрабожи поверхностей отверстий и палов одною и того же диаметра, обеспечивающие формирование одинаковых показатели качества этих поверхностей

• Проведены экспериментальные исследования проскальзывания и ею влияния на качество обработанной поверхности Впервые получены эксперимен-ыльпые зависимое))) влияния геометрических параметров деформирующих элемешов, вида и размеров обрабатываемой поверхности на глубину внедрения деформирующих элементов, максимальные и средние напряжения в контактной зоне при унругоплао ичсском поверхностном деформировании

• Впервые разработаны ¡еоретические основы расчета и оптимизации кон-С1 рутинных параметров деформирующих инструментов и проведены исследования математических моделей прогрессивных центробежных раскатников, а также инструментов и устройств для совмещенной обработки резанием и ППД ротиками

Практическая ценность работы

« Установлены основные закономерности формирования показателей качества поверхностного слоя и на се основе разрабо1апа научно-методическая база технологического обеспечения качества поверхностей деталей при обрабоже поверхностным пластическим деформированием в виде паке 1а научно обоснованных теоретических разработок в виде математических моделей, положенных в основу алгоритмов, блок-схем и программ для автоматизированного расчета па ЭВМ комплекса копегруктивпо-гехноло! ических параметров

• Разработана методика САПР определения конструктивных параметров деформирующих элементов, требуемого усилия деформирования и технологического обеспечения ППД

• Разработана методика авшматизированпого расчета конструктивных параметров в виде блок-схем и программ для ЭВМ прогрессивных центробежных инструментов для ППД, а также устройства для оптимального процесса совмещенного резания и ППД пубоких отверстий, длинных валов и тонкостенных труб

• Проведенные исследования позволили определить необходимую для использования в произволе ¡венных условиях систему доминирующих показателей качества обработанной поверхности при назначении конструктивных параметров и режимов при ППД

• Разработана и приняы для практического применения на производине «Методика расчета рациональных копсфуктивных парами ров '(сформирующих элементов и режимов обработки, обеспечивающих заданное качество поверхнос inoro слоя при ППД»

• Результаты исследовании Moryi быть использованы в научно-исследсншельских учреждениях, изучающих процессы ППД, п проект in.ix ипеш-тутах на произволе)ве, а также в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности «Техполошя машиностроения», и па факультетах повышения квалификации специалистов машиностроения и металлообработки

Апробации работы Основные положения и резулылы диссер|ации докладывались на всесоюзных, республиканских и международных конференциях, совещаниях и семинарах в том числе на научнгмехнических конференциях Ка-paianjniHCKoio поли1сх1шческого HiicTniyia (Караыида, 1978-87 п ), па па>чио-техничсских конференциях Карагандинскою ГГУ в 1987-1997 гг , па облай пом паучпо-1ехническом совещании «Экономия материальных и тонливпо-эпергиических ресурсов в машипосфоении и меыллообрабо!кс», Кара1апда 1984 т , па объединенном заседании кафедр технологическою профиля Брянского iiHCTHjyia трапепорпюю машиносфоения, Брянск, 1986 ( , па Всесоюзной конференции «Новые тсхноло1 ическис процессы и оборудование для повсрхносшой пластической обработки материалов», Брянск, 1986 i , па заседании обьедипеи-ною семинара КМИ, Kypian, 1987 г, на научно-технических конференциях Вол-го!радскою Г1У 1998-2005гг, на научномехпической конференции «Fundamental and Applied Technological Pioblems of Machine Building» гОрел, 2000г, па международных научно-технических конференциях «Сертификация и управление качеивом продукции» в i Брянске, 1999 г, «Новые материалы и техполоши на рубеже чеков» в г Пензе, 2000 i , «Материалы и техиото! и и XXI пека» в i Пенза, 2001 г, на 39-й научно-технической конференции в i Волюфаде, 2002 г, на Все-россинских научно-технических конференциях «Прогрессивные технологии в пауке и произволе те» в i Камышине, 2002 i , «Прогрессивные 1ехполо1ИН в обучении и производи ве» в г Камышине, 2003г , на объединенном заседании кафедр «Ашоматзация производственных процессов», «Технология машиностроения», «Меюшюрежущие станки и инсфумснгм» «Дсюли машин и подьем-но транспоршые усишовки» Волюфадского Г1У, 2005г, на семинаре кафедры «Технология машинойроышя» и обьединсином семинаре кафедр «Технология машиносфоения», «Миаллорежущие станки и ипсфумешы» Донскою ГТУ 2006г

Публикации По 1еме диссер1ациоппой рабоил опуб щковапо более 50 ра-боi, в (ом числе две монографии, получено 6 авюрских свидиельив, два iiaieina РФ

Структура и объем работы Диссер1ация cocioiu из введения, шссш глав основною текиа, выводов, списка литературы и приложений Содержит 386 страниц машинописною текиа, 136 рисунков, список литературы из 165 наименований и двух приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальное 1 и 1смы, формулировку цели и задач исследований, научную новизну работы, крепкое изложение основных результатов работы, их практическую значимость и положения, выносимые на за-щшу

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ ППД

Приведен анализ современного состояния проблемы обеспечения качества поверхностного слоя при ППД

Усилиями многих ученых внесен значительный вклад в развитие 1еории поверхностного пластическою деформирования, среди коюрых Азаревич Г М, Алексеев П Г, Барац Я И , Браславский В М, Дрозд М С, Жасимов М М, Ильюшин А А, Ишлинский А Ю , Коновалов Е Г, Крагелъский И В, Кудрявцев И В , Маталип А А Папшсв Д Д , Проскуряков Ю Г , Резников А Н , Рыжов Э В , Сидякин 10 И , Смеляпский В М , Смирнов-Аляев Г А , Суслов А Г , Шахов В И , Школьник Л М , Шпейдер Ю С , Ярославцев В М , Чепа П А и многие др

Наибольшие усилия прилагались в направлении определения взаимосвязи технологических режимов поверхностного деформирования с показателями качества поверхностного слоя и производительностью процесса ППД При этом получены многочисленные тсорс1ичсские и экспериментальные результаты Выполненный анализ известных подходов к определению качества технологического процесса поверхносшого упрочнения показал, что они базируются на разработке отдельных методик применительно к частным случаям обработки и не увязанными между собой Отсутствует единство научно-методологических подходов в этом вопросе, что существенно затрудняет анализ и разработку обобщенной методики назначения рациональных режимов обработки и конструктивных параметров деформирующих элементов Педосгатчно внимания уделяется исследованию влияния геомефических параметров деформирующих элсметов на геометрию контактной зоны Решение контактной задачи в основном сводиться к нахождению площади контакта без учета глубины внедрения деформирующею элемента в деталь, его конс1руктивных параметров и формы, а также вида и размеров обрабатываемой поверхности Практически 01сутствуют сведения о влиянии формы контакта на качссЕво и производительность обработки Взаимосвязь усилия деформирования с качеством обработанной поверхности в подавляющем чисте случаев устанавливайся без учета распределенных но пловшди контакта напряжений, а только от сосредоточенного усилия деформирования

Из-за сложности процесса ППД основным научным методом исследования и назначения рациональных 1схпологических режимов обрабо1ки сплло обобщение обширного эксперимешального магериата и использование резулыатов исследования упрощенных физических и математических моделей процесса ППД

Попытки исследовать процесс деформирования поверхности детали с применением современных достижений физики твердого тела, 1еории уируюсти и пластичности, а также с учетом дискретности мегатла позволили объяснить мно-1 ие особенности ППД и определить стратегические направления исследований но упрочнению поверхностей

Тем не менее, как оказалось, использование микроуровня при разработке технологического обеспечения при обработке ППД не представляется возмож-

ным в связи с тем, что вопрос влияния геометрии деформирующих элемешов в локальных областях поверхностного слоя детали изучен недостаточно

Сложность изучаемой проблемы связана в первую очередь с тем, что между конструктивными параметрами деформирующих элементов, физико-механическими явлениями в очаге деформации, технологическими факторами обработки и показателями качества преобразованного поверхностного слоя существует сложная функциональная взаимосвязь

В связи с вышесказанным на основе изучения литературных источников разработана схема взаимосвязи между условиями и результатами обработки Г1ПД показанная на рис 1, которая положена в основу последоватетыюсги дальнейшего решения взаимосвязанных между собой задач

ВЗАИМОСВЯЗЬ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕНСКИХ ПАРМЕТРОВ. ФИЗМКОМЕХАНИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ЗОНЕ КОНТАКТА И ПОКАЗА ТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ППД_™ЛИКАМИ_ тжтруютт~т1АРШрБП технологические факторы !" исходное:

\ РОЛИКА И РАЗМЕРЫ ЛЕТАЛИ | ______| СОСТЯНИЕ

I I

нтаъннО раЛ\с Оетал/ и биа пооарж- 1ЩГ

рот#а Гп,Гт, Яв. Яо. ГРШ

ПОВЕРХНОСТИ

УауюлъАленцн исходна* шррахаоа-ПЖЮПЬ

Оу, ОЪ Йгисх

ФШИКОМЕХАНКСКУЕ ЯВЛЕНИЯ В КОНТАКТЕ

проскальзывание 5пр, Упр относительная деформация £ контсжтные напряжения О* тепгерстура в контакте О*

чв>-

Рис 1 Схема взаимосвязи между конструктивными параметрами деформирующих элементов, физико-механическими явлениями в очаге деформации, технологическими факторами и показателями качества обработанного поверхностного слоя при ППД

ГЛАВА 2 ВЗАИМОСВЯЗЬ ГЕОМЕТРИИ КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ С ГЕО-МЕТРИЧЕСИМИ ПАРАМЕТРАМИ ДЕФОРМИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ

Посвящена разработке и исследованию математической модели взаимосвязи между геометрическими параметрами контакта, геометрическими параметрами деформирующих элементов, видом (вал, о i вере те, плоскость) и размерами обрабатываемых поверхностен деталей

Получены зависимости для решения прямой и обратной задачи определения геометрических параметров контакта при упругопллстическом поверхностном деформировании произвольными деформирующими элементами Изменение полуширины коп такта z* по его длине определяется из зависимости

fa ТА,)"

(1)

где верхний знак применяют при расчетах деформирования валов, нижний знак для отверстии, -радиус детали (вала или отверстия), г;„ Ир - изменение радиуса деформирующего элемента и 1лубины его в зависимости от текущей длины контакта, коюрые определякмея для каждого случая отдельно на основе схемы внедрения деформирующего элемента в деталь Математические зависимости для типовых элементов, рабочая поверхность которых представляет собой шар, цилиндр, тор, конус приведены в работе

Формула (1) преобразована к виду, позволяющему учитывать влияние на полуширину контакта волны металла, образуемой перед деформирующим элементом

±К)2

(Râ±hJ±(rp+hlt)

где /?„- образуемая в процессе обработки высота волны меылла Площадь контакта определяется как 'L

dL

(2)

(3)

где - длина контакта, текущая координата длины контакта (0<1к< 10

Площадь поверхности контакта (части поверхности деформирующею элемента кон [актирующего с обрабатываемой поверхностью) определяется из зависимости

•5,,;. = 2 Jr

aicsin

dL

(4)

Объем контактной зоны (объем металла вьпесияемый деформирующим элементом из зоны кошакга) определяется по формуле

( \ \ г ( N \

- 51П 2 шеэт ъ

1* г

V /' JJ V /' У у

При решении обратной задачи задается уравнение контурной линии контакта гк, а затем на основе этих данных определяется закон изменения радиуса деформирующего эчемеша по длине контакта При обработке валов

г... =, —

+ 5+4 Ог г,

где С = 2 В + 4 £>2

0 =

В = 7?,/ - О2,

' /М

(6)

изменение радиуса дефор-

мирующего элемента по длине контакта, который применяется при обработке вала

При обработке отверстий

п.

(7)

где Гро - изменение радиуса деформирующего элемента применяемого при обработке отверстия, - радиус элемента, соответствующий началу контактной зоны (начальный радиус ролика), /?„ - радиус отверстия Контурная линия контакта может представлять собой любое уравнение кусочно-гладкой кривой

Изменение глубины внедрения деформирующего элемента по длине контакта для валов и отверстий определяется по формулам

=г/,11->„, Ьро=гро-гп, (8)

Для численных расчетов и построения графиков зависимостей разработаны алгоритмы автоматизированных расчетов, которые были рсатизовапы с помощью программного обеспечения МаШСЛО и приведены в приложении к работе

Существенное влияние на геометрию контакта оказывают диаметры валов и отверстий в интервале изменения до 120 мм, а также вид обрабатываемой поверхности (вал или отверстие) (см рис 2 и рис 3) С увеличением диаметров валов при прочих равных значениях параметров деформирующих элементов, а полуширина контакта увеличивается, а при обработке отверстий - уменьшается

24

1.8 2.4 кия

Рис 2 Изменение полуширины контакта по его длине при обработке отверстий (а) и валов (б) тороидальным роликом при разных значениях диаметров детали Глубина внедрения ролика /),„= 0,12мм, профильный радиус ролика Рпр > мм, начальный рэдиус роликэ Гп~~ 8мм

Vb.VO.mm> 4В Эв 24

м

I7

мм* 11 9 7 6

Г " --

ЭО 60 80 120 /? им

В 34 64 92 К мм

а)

б)

Рис 3 Изменение объемов а) к площадей б) контактных зон в зависимости ог радиусов ва 10в и отверетнй обрабатываемых профильным роликом диаметром г;,= 8мм профильным радиусом г„р - 7мм и 1лубнне внедрения А,„ = 0 12мм

Решение обратной контактной задачи позволило установить, что при одной и той же контактной зоне обьемы контакта зависят от радиусов обрабатываемых валов и отверстий и диаметров деформирующих элементов чем больше радиус ролика, тем меньше обьем кош акт пой зоны Это связано с тем, что при увеличении радиуса деформирующею элемента и обрабатываемой детали деформирующий элемент при одной и тон же контактной зоне должен быть внедрен на меньшую глубину Отсюда вьпекаег следствие форма и размеры контактной зоны гге обеспечивают одинаковые условия обработки Аналогичные результаты получаются при обработке отверстии, причем качественные соотношения не зависят от того, какую форму имеет деформирующий элемент- шар, тор, цилиндрическии или конический ролик и г п

При обработке валов и отверстий одинаковыми деформирующими элементами, внедренными на одну и ту же глубину /г,„ в поверхность детали, длина контактной зоны остается той же самой, меняется только ширина контакта

Для определенного деформирующего элемента качество поверхности определяется глубиной его внедрения, которое должно быть пропорционально максимальному напряжению в контакте При одинаковой глубине внедрения, одним и тем же деформирующим элементом, площадь контакта при обработке вала меньше, чем при обработке отверстия тою же диаметра Равепиво условий деформирования буде1 обеспечиваться при одинаковых размерах контактных зон в том и другом стучаях

Лам»

0,43 0& 024

1

ч

ч \

дашГ

\1Ъ 100~

О 12 24 38 49 Гп,им

Рис 4 Изменения объемов контактных зон У у и глубин внедрения /ц деформирующих элементов для одного и того же контакта от начальных диаметров элементов г„ при различных значениях радиусов валов К, = 15, 40 и 100 мм

Следовательно, диаметры деформирующих элементов, при обработке отверстий, исходя из заданных требований равенства параметров контакт, должны бьиь меньше Для их вычисления получено выражение

_ К {к-к)

|де Л,„ - максимальное внедрение ролика в поверхность детали, г1Ю гр„ - радиус ролика при обработке отверстия и вала соответственно

При соблюдении соотношения (9) обеспечивается равенство показателей качества поверхностного слоя при обрабо!ке валов и отверстий Эю позволяв! использовать обширный научный эксперичешальпый материал, полученный при исследованиях обработки ППД валов для назначения параметров деформирующих элементов и режимов обработки при ППД отверстий

Рис 5 Изменение радиусов роликов применяемых для обработки отверстий от радиуса ролика, который применяется для обработки валов, обеспечивающих одинаковые контактные зоны п качество обработанной поверхности при разных значениях радиусов отверстий Глубина внедрения ролика Л,„=0,15мм

ГЛАВА 3. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ТОЧЕК ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В КОНТАКТНОЙ ЗОНЕ

Исследование контактных явлений в очаге деформации основано па установлении кинематики точек деформируемой поверхности с дальнейшим определением связи перемещений этих точек с деформациями, а затем деформаций с напряжениями Этот метод основан на понятии о связях, наложенных на материальные точки, расположенные на контактной поверхности деформирующего элемента Перемещение точек деформируемой поверхности равно геометрической сумме их совместного перемещения с соприкасаемыми точками ролика и дополнительного смещения этих же точек относительно поверхности ролика

Получены формулы для траекторий перемещения точек деформируемой поверхности в зависимости от основных двух схем обработки, изображенных на рис 6

Изменение радиуса - вектора р^ в зависимости от текущей ширины контакта на первой схеме (рис 6,а) будет равно

где о = ¡{л + гр — Нр

ОI носи тельная деформация при перемещении точек обрабатываемой поверхности дстали по первой схеме деформирования определяется по формуле

. о и,-г)

О.)

г X 2

2к~г

Р'1 Гр Л 1-

1 V Р

При свободном качении деформирующего элемента по окружиости траекториями перемещения ючек деформируемой поверхности при отсутствии проскальзывания буду г эпициклоиды дчя валов, гипоциклоиды для отверстий или циклоиды для плоскостей

Для определения взаимосвязи между текущей полушириной контакта и углом псрекл!ывания /? дуги окружности деформирующего элемента (см рис 6,6) получена зависимость

п г,> Ур гг - , (12)

/? = ——'- = —1— агевш— Я + Л П-Ь гр

где верхний знак соответствует качению ролика но поверхности вала, а нижний -по поверхности отверстия

У ролик

? г

V Н^

1 ^ Г

[яг А п / / \ Деталь

эпициклоида

а)

б)

Рис 6 Схемы для определения перемещений точек деформируемой поверхноыи без учеы проскллыывания с закрепленными осями вращения ронжа п детали (а) и свободном качении ролика по цилиндрической поверхности (б)

В соответствии с полученным значением ута/? уравнения эпициклоид (гипоциклоид) в параметрическом виде от текущей полуширины контакта г (0<г<гк) пред-С1авлены выражениями

Бу = О, соь Р + Г С05 Бг = Ц, вт/З-гръ\п

°с/ Р

А, Р

(13)

(14)

Сосгавтяющие относительных деформаций по координатным осям определяю 1ся следующим образом

+ о

£, =

(/? + /;) сое ср

вш /? + ып

О Р

(Я ТА)

СО %(р

СОБ Р - СОЧ

О Р

где

сочт = 1-

(15)

(16) (17)

В предельном случае при /?,/—» со поверхность вала преобразуется в плоскость, а эпициклоиды (гипоциклоиды) станут циклоидами

С целью использования единой методики расчета, для плоскости можно использовав приведенные выше зависимости, подставив в них радиус детали более 500 мм

При наличии проскальзывания действительная траектория будет располагаться правее циклоид, что обьясняется схемой представленной на рис 7 Одними из наиболее вероятных траекторий, по которым могут перемещаться точки деформируемой поверхности, являются трактрисы Это кривые, которые в любой момент времени перпендикулярны окружностям деформирующих элементов

циклоида

Ыпр трактриса

Рис 7 Сравнение п^-рсмещишя точек деформируемой поверхности по циклоидам и действительным кривым ( например трактрисам) с учетом проскальзьлыния

Теоретическое определение разности между деиствителытыми траекториями и траекториями перемещения частиц металла в предположении 01сутствия проскальзывания весьма зафуднительпо Для ее определения в работе предложена орш ипальная меюдика и проведены экспериментальные исследования Полученные данные показали, что действительные траектории перемещения частиц деформируемого металла расположены ближе к циклоидам, чем к трактрисам

Связь напряжении с деформациями определяется из кривой упрочнения но зависимост и

СТ, = А £'" , (18)

где А, т - константы, зависящие ог физико-механических характеристик

Для различных металлов константы А и т при наличии конкретной кривой упрочнения могут быть получены в следующем виде

In

А-Е ь]

(19)

(20)

1де ст/, cTq, С/, с„ - пределы 1екучесш и временною сопротивления деформируемою металла, а также относительные деформации, соответствующие этим напряжениям, Е- модуль упруюсти обрабатываемого металла

0.4 0,3 02 0,1 о

/

/

ISS5

64 Y \ /— г, -к

/

/1 г,<к

У /

о 04 и У tJ Ю и*

о Ш 0,1 и 10 V"

0.4 0,1 V 1,6 10 1Ж

а) б) в)

Рис 8 Составляющие относительной деформации в зависимости от текущей координаты но |ушприны контакта I а) составляющие относительной деформации по оси у для обеих схем деформирования (совпадают между собой), б) составляющие относительных деформаций по оси г дчя первой и второй схем деформирования соответственно, в) процентное отношение касательной к радиальной сосктчяющпх дчя торой схемы деформирования Полуширина контакта для радиусов деформирующих элементов при одинаковой тчубште и\ внедрения ( /¡„, = 0 12мм) представлена размерами нт трафиках Чем больше диаметр ролика при одной и той же глубине сто внедрения, тем больше, чем больше полуширина контакта

Составляющие усилия деформирования по координатным осям определяются из зависимостей

На фронтальной поверхности деформирующего элемента (первичная зона копт акта, в которой происходит улруго-пластическое деформирование детали) Ьч Ьч

Ру=А \\с';ск сИ„. 1\= А | (IIк , (21)

0 0 0 0 па поверхности сбега деформирующего элемента (часы, поверхности кош акта, на которой происходит восстановление (деформированного металла)

П = л Це; 1

г \2 2

сЬ с!1к,

(22)

где С

у т I:

- напряжения но линии максимального нагружения

На рис 9 для сравнения показаны зависимости распределения напряжений, рассчитанные по предложенной в работе методике и по теории Герца при одинаковой полуширине контакта и одинаковых максимальных напряжениях

Различие в величинах напряжений и усилий при упруго-пластическом и упругом деформировании обьясняется большей интенсивностью напряжений при упруго-пластическом деформировании, одинаковых размерах контакта и глубине внедрения ролика Кроме того, как видно из этого же рисунка Относительная деформация существенно больше деформации соответствующей пределу упругости (еу= 0,002) Такой вывод подтверждает результаты, полученные многими авторами, следовательно, при ППД упругие деформации в зоне контакта можно вообще не учитывать

На основе полученных результатов для перемещений и относительных деформаций точек деформируемой поверхности и контактных напряжений температуру, приходящуюся на единичную контактную зону можно рассчитать по формуле

(23)

X \ и у[Ре

где Ре - критерий Пекле, Х- коэффициент теплопроводности, ¡7*-,удельное коли-

чество теплоты, приходящееся на единичную контактную зону, которое равно

вп.Рг кН

7,7 в.б 5.3 <2

_

■"ч

О 0 4 0 8 1 2 гь мм 10 1в 2в 34 Я мм

а) б)

Рис 9 Распределение напряжении по полуширине контактной зоны (а) и усилии деформирования (б) от радиуса обрабатываемого вала рассчитанных по предложенном методике (верхняя кривая) и по Герцу (нижняя кривая)

Рис 10 Ишспспие шюпнхли тсплош|дслсиия (( и темпер 1туры / ил единичной поверхности контакта ог чястоты вр-лщения деформирующего элемента и его радиуса

<7. =-

AL:

_2

Г

D :

Pj г.

t

D :

Р.,

(24)

iiz

Ule Юр - углопля скорость вращения деформирующего элемента Уменьшение 1смпсратуры и KOHTiiKie при увеличении радиуса деформирующего элемента, несмотря на одновременное увеличение усилия деформирования, объясняется увеличением площади кош акта и соответственно большей теплоотдачей

В работе также получены зависимости для определения скоростей проскальзывания при установке роликов на yi ол самозатягивания си и внедрения у

AuJ,=-ft><) р_-сар rx smy + tUp г. cos a cosy, (25)

Дох=-юр гг sina cosy + co¡t гй sina, (26)

А ог=юл pz-co¡t r0 cos a cos у + соp rt sin a cosf, (27)

1де составляющие радиус-векторов точек поверхности контакта и радиусов точек поверхности деформирующего элемента по координатным осям равны

+ r (l-casp) cosy

px=r [sinip sina — (l-to¿<p) smy cosa]' py=l sina-r [smp cosa-(l-cos??) sin/ sin/]»

(d f 1 i,naS p. =\R-h„) cos cucan--

" v ''' { R

rx=rp (smcp-sina+соь<р мпу)' ry=rp {ып<р cosa —чту costp sina)> rz=rp cosa cosyi

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

где р-радиус обраблшваемой деюпи, /г^-изменение глубины внедрения деформирующего элемента но длине контакта, (р- угол контакта, у- угол внедрения

ГЛАВА 4 ГЛУЫША УПРОЧНЕНИЯ II ОС ГА1 ОЧНЫЕ НАНРЯЛСЫШЯ К ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ

Исследовано влияние напряжений, распределенных по площади прои¡вольною контакта, на напряжения в теле детали с учетом полученных в предыдущих главах решений взаимосвязи геометрических парамефов деформирующих элементов с параметрами контакта

В качестве исходной математической модели приняты формулы из теории упругости для определения осевых ау и тангенциальных ег2 напряжений в теле дет (Щи от сосредоточенной нагрузки Р, приложенной к ее поверхности

2ж

-V А

-к

■XI

(34)

ЗР 7 , 2-,-К

!де глубина расположения точки в поверхностном слое

Анализ приведенных зависимостей объясняет ряд экспериментальных результата других автров В частности, приняв во второй формуле оу = о1 и г=0, получим формулу Хейфецл

/, = ^ (35)

Применение этой зависимости для практических расчетов даст расхождение с экспериментальными данными Причины расхождения расчетных и экспериментальных данных связаны с тем, что глубина упрочнения определяется в формуле (35) от сосредоточенной силы, а не от распределенных напряжений по площади контакта Как показывают исследования, чем больше размеры деформирующих элементов и детали при одном и том же усилии деформирования, тем больше расхождения Следует отметить, что почти все научные исследования относились к обработке профильным элементом или шаром, для которых получена формула (35)

Зависимости влияния расстояния от сосредоточенной силы в контакте на напряжения в теле детали показаны на рис 11 Наблюдается резкое убывание влияния силы на напряжения в поверхности детали от расстояния до рассматриваемой точки Это при дальнейшем анализе объясняет некоторые закономерности формирования глубины упрочнения и остаточных напряжений

МПа -100

гг.'*

32

24 18 в

1.6 Ь,,ми

О О.в 1,2 1.8 2.4 г. им О 0.4 0.8 1.2

а) б)

Рис 11 Зависимости касательных а, и осевых <ту напряжений в поверхностном слое от расстояния г приложенной сосредоточенной силы на поверхности детали при постоянных глубинах (а) и распре-детсние напряжений по глубине поверхностного слоя при постоянных значениях расстояний до приложенной силы г (б)

Приняв в формулах (34) значение мтемешарной силы в виде Р=ст4 dz получим итеграпьные уравнения для определения 1лубины упрочнения /;>|( в зависимое! и 01 распределенных напряжений по площади кот акт для осевых напряжении

сг, - Цо,48-----— = О

(г2 +(/ ~/„,)2 +/г„,2)/

для 1аш енциалып IX напряжении

-'.у *"'-»)

-4-0Ч,,«-1'2 кс//4=о

(36)

(37)

I де ак - распределенное напряжение в контакте, /?,„- координата глубины упрочнения, /„, — координата ючкп контакта, в которой приложено максимальное напряжение а„„ ¡1- расстяиие 01 приложенного напряжения в контакте до точки в теле де тали

В явном виде представленные интегральные уравнения пе имеют решения, полому в работе предложена методика определения глубины упрочнения с помощью ЭВМ

Для анализа влияния размеров контактной зоны на I дубину упрочнения и остаточные напряжения формула (36) для кругового контакта может быть представ тепа в виде

>0 477 ач />3

а (р) = 2п

-Л'

(38)

(5г+!г1)Уг

где (г}(р) - распредетепне напряжений по тлубине поверхпоситого слоя, р - переменный радиус кругового контакта, о\ -изменение напряжений по радиусу кругового контакта, Ьу- координата глубины поверхностного слоя

Для выяснения основных закономерностей влияния размеров контакта на напряжения в поверхности были рассмотрены два закона распределения напряжении по радиусу кругового контакта убывающие от центра контакта к периферии по закону 1 ерца и постоянные, равные максимальному значению в предыдущем случае (рис 12) Несмотря на ло, разница в изменении напряжении но тлубине поверхностного стоя существенно сказывается при диаметре отпечатка более 5мм

Таким образом, можно утверж/апь, что на глубину упрочнения существенное влияние оказывает величина максимальных напряжении в контакте Зависимости, аналогичные тем, которые представлены на рис 13,а, можно построить для любой по форме и размерам контактной зоны Для шаров тороидальных, цилиндрических и конических роликов эти зависимости приведены в работе и подтверждают закономерности имеющие место для кругового контакта

сьамп* 1000

220 о

№

— - N

—

Об 13 2-1 329М О Ов 13 24 3 2 р ям*

Рис 12 Распределения и шряжипш по ¡пдиусу круювою копыта и сооиклетиующис им усилил деформирования

Из рисунков 13 и 14 видно, что максимальные значения величин напряжений смещены на некоторую величину от поверхности детали

24/1, ии

Э,2/]„ии

Рис 13 Распределение напряжений по глубине повермюенюго слоя а) и их процентов отношение к напряжениям, распределенных по круговому коммкгу представленных на рис 12 при различных значениях радиусовр кругового контакта б)

Основные положения работы позволило да1ь научное обоснование этму факту, приведенному в работе

В основу определения остаючных напряжений заложено положение о том, что напряжения ег„„ которые имелись в теле при пластической деформации перед разгрузкой, алгебраически складываются с упругими напряжениями, которые могли бы возникнуть под воздействием внешней нагрузки протвоположного знака ау„

а„ - ег,„+ ауп (39)

Исходя из этого, расчет остаточных напряжений может быть произведен по зависимостям (36) и (37) с учетом зависимости (39)

Например, для полосового контакта единичной длины будем иметь

ЗР г 3 /2,т

(г +ИУ )

а,

А..

/К)-

р

12 л-

2 к

(\ - 2у)

Чг

(40)

(г

- Зг2Л + (41)

В результате проведенных исследований остаючных напряжений при обработке ППД установлено, что осевые напряжения больше тангенциальных в 1 5 2 раза Проявление особенностей формирования касательных и осевых остаточных напряжений определяется характером распределения напряжений по площади контакта Из графиков представленных на рис 14 видно, что касательные напряжения меньше осевых от 20 до 80%

Из исследований напряженного состояния в поверхностном слое следует, что на их интенсивность существенно влияет максимальное напряжение в контактной зоне Таким образом, ьтавпым в данном вопросе является установление закона распределения и значении максимальных контактных напряжений Распределение напряжений по площади контакта оценивают косвенными методами Дчя эюго при эксперимешальпых исследованиях измеряют одновременно фактическую площадь контакта и усилие деформирования Далее предполагают, что если интеграл от напряжений по площади контакта равен усилию деформирования, то задача решена правильно

Такая постановка задачи не является достаточно обоснованной, так как одному и тому же усилию, приложенному к деформирующему элементу, могут соответствовать разные распределения напряжении по площади контакта

-1200 •1ВОО -2400 ■3000

О О! OS ОЗ 04Л»мм О 01 0J ОЗ 0,4/¡¡,44

Рис 14 Изменение напряжении по глубине поверхностною слоя от суммарного значения распределенных напряжении но ширине контакта (а) и их процентное отношение (б) Р= 1к11

Очевидно, чю только один из множества законов распределения будет соответствовать действительности В работе рассмотрены изменения распределения напряжений по ширине контакта в виде класса степенных функций

г X т1

!_ Л ' ' = Ь2, п- (42)

При соответствующем подборе максимальных напряжений сг„юг„ являющимися коэффициентами формулах (42) можно добиться того, чтобы усилие деформирования

г

1-—I dz (43)

J<

Ч -4

-ч

было равно одному и тому же значению Р= const

На графике, представленном на рис 15,а, показаны распределения контактных напряжений по полуширине одного и того же контакта равного z(1=2mm при различных максимальных напряжениях в его центре при условии Р= const, а на рис 15,6 - распределения напряжений по глубине поверхностного слоя, вызванные соответствующими контактными напряжениями

Как видно из представленных зависимостей максимальные контактные напряжения существенно влияют на значения максимального напряжения в поверхностном слое даже в том стучае, когда нагрузка на деформирующий элемеш остается во всех случаях постоянной

У законов распределения, представленных степенными функциями со степенями меньше единицы, интенсивность напряжений при приближении к периферии контакта уменьшается, а при степенях больших единицы - увеличивается Исходя из того, что интенсивность деформации при приближении к периферии контакта должна уменьшатся, законы распределения со степенями меньше единицы более соответствуют реальным условиям обработки

Оу,

МПа 281»

2Ю0

КОО

700

1п)--0 т-2 /

т-1

( тг- ■0,22

лт-0. 13

О 01 02 Щ ОА ЬцПН

О V са) 03 01 5\т

Рис 15 Стеленные законы распределения напряжений по радиусу кругового контакта (а) и вызываемые ими напряжения в теле делан) (б), ш - показатель в степенной зависимости, тг - показатель степепп в заменяющей степенной зависимости напряжений, определяемых по Герцу, тп - показатель степени при упругопласгическом деформировании в формулах определения напряженного состояния по нредлатасмои в данной работе методике «

Закон распределения напряжений по Герцу можно также представить в виде степенной зависимости со степенью меньше единицы, то есть в виде

•чО 278

Ч -0,01-'к

С увеличением показателя степени максимальные напряжения в центре контакта тоже увеличиваются

Таким образом, значение максимальною напряжения в центре контакта, фактически влияет на закон распределения напряжений по площади контакта при упруго-пластическом деформировании Очевидно, реальный закон распределения контактных напряжений должен соответствовав экспериментальным результатам, полученным при исследовании пубины упрочнения и остаточных напряжении

В этой связи предложенная методика определения глубины упрочнения при ППД была применена для расчета глубины упрочнения при деформировании вала диаметром 40 мм шариком, имеющим радиус гш = 7 мм при переменной глубине его внедрения и сравнивалась с результатами, полученными разными авторами (рис 16) Как видно из графиков, результаты расчетов, за исключением методики Хей-феца показывают хорошую сходимость Ь.мм

3,4 2. В 2,2 1.в 1

О 0.07" 0,14 0,21 Ьт ,ММ

Рис Изменения глубины упрочпепия ог глубины внедрения нпрпкт (с),,, = 14 мм) в поверхность па.ч.1 (Он = 40 мм) по данным различных авторов и предюжепнои в данной р1боте меюдике при одних и тех же условиях обрабо!ки Предел текучести обрабатываемою макртла 01 = 240 МПа //, - по Хейфецу С Г формула (35), ^ - по Кудрявцеву И В , Лд-по формуле М С Дрозда, М М Маглима, Ю И Спдяки-н1, Л„ - но Лаптеву Д Д ,,/;„- по формуле (36)

ГЛАВА 5 МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕШАЛЫ1ЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Поскольку работа является теоретико-экспериментальной, планирование и проведение экспериментов осуществлялось с целью получения данных, которые не представляема возможным в настоящее время установить па основе теоретических исследований Также значшельпый объем экспериментальных исследований планировался и проводился для оценки адекватности резулыатов, полученных в теоретических исследованиях С эюй целью разработан, спроектирован и изготовтен комплекс необходимых экспериментальных установок, (лендов и устройств

Кроме того, по разработанным методикам инженерного расчета в виде алгоритмов и программ для ЭВМ спроектирован и изготовлен номенкла1урный ряд раскашвающих и накапывающих инструментов, который был использован в экс-перимешальиых исследованиях

На рис 17,а показано устройство для исследования кинематики точек деформируемой поверхности и процесса проскальзывания При проведении эксперимента измерялась чаекма вращения деформирующего элемента и шероховатость обработанной поверхности в зависимости от техполо!ических режимов Г1ПД Одновременно измерялась глубина внедрения деформирующего элемента в поверхность детали

Для проведения исследований влияния усилия деформирования на глубину внедрения деформирующего элемента в поверхность де1али и площади контактной зоны спроектирован и изготовлен стенд показанный нарис17,б При вдавливании деформирующего элемента в поверхность детали на промежуточном элементе отпечатывалось пятно контакта Затем отпечаток сканировался, увеличивался и, по заданной цвешосги в соответствии с алгоритмом и про1раммой для ЭВМ, определялась площадь контакта Кроме того, установка позволяет варьировать уюл внедрения и угол самозатягивания деформирующего элеменш, его тип, усилие деформирования, диаметр обрабатываемого отверстия или вала Одновременно в процессе измерения производился замер величины внедрения деформирующего элеменш в поверхность детали

При проведении экспериментальных исследований остаточных напряжений в обрабо1апнои Г111Д поверхности использовалась специально разработанная установка (авторское свидетельство СССР №1455230)

При проведении экспериментальных исследований иепытывались различные образцы инструмеша с упругим нагружением деформирующих элементов, цен-гробежною раскатывающего инструмента, а также инструмента для совмещенного резания и ППД обрабатываемой поверхности

а) б)

Рис 17 Устройство для проведения экспериментальных исследований проскальзьийния показателей качества поверхностного слоя {а) и устройство для проведения экспериментальных исследований глубины внедрения, а также параметров контакта при вдавливании деформирующего элемента в деталь (6).

Обширные экспериментальные исследование позволили получить значительный материал, который подвергался тщательному изучению и анализу. Так, например, при исследовании проскальзывания методом сравнения частот вращения деформирующих роликов и обрабатываемой детали, установлено, что в пределах контакта существуют два нескользящих сечения, расположенных таким образом, что интеграл от распределения скоростей проскальзывания по длине контактной зоны равен нулю (рис 18,а, б).

Им

1 /и

SiK

л»,,

й) б) в)

Рис. 18. Распределение скоростей проскальзывания по длине контактной зоны при обработке деталей профильным и коническим роликами, а также отпечаток при вдавливании шара н поверхность летали.

На основе экспериментальных исследований установлено, что абсолютная величина проскальзывания значительно меньше перемещений Точек деформируемой поверхности.

Следовательно, в качестве траекторий, но которым перемещаются точки деформируемой поверхности, могут служить отрезки эпициклоид, гипоциклоид или циклоид в зависимости от типа обрабатываемой поверхности.

Как видно на рис. 18,и при вдавливании шара в поверхность детали шероховатость от предшествующей обработки сохраняется.

Эго позволяет объяснить факт, что незначительное проскальзывание, вызванное непараллельное!ыо оси деформирующего элемеша и детали, вызывает в процессе обработки изменение шероховатости (рис 19)

Ив.икм Ла.иАиН

1

0,6

(а)

смрад

Рис 19 Записимосм шерочоиатоети ог угла внедрения деформирующею элемента в деталь (а) и угла само и г я I ивапия 1- Р-2к\\, 2-Р=Зк\1, 3-Р=4кН

Результаты экспериментальных исследований глубины упрочттения обработанной поверхности и остаточных напряжений подтвердили результаты расчетов теоретических зависимостей Предельные отклонения расчетных значений не превышают погрешностей обработки экспериментальных исследований и адекватны друг другу на уровне значимости 0,05

3,5 4,8

Рис 20 Результаты экспериментальных исследований глубины упрочнения а) 1- по методике автора, 2- по Кудрявцеву И В и глубины внедрения ролика от усилия деформирования 1- сталь 20, 2-сталь 65, 3- сталь 40Х

ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕГОДИЧЕСКОЦ БА1Ы ТЬХНОЛОГПЧЬ-СКОГО Н ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕС1 ВА II ПРОИЗВОДИТ ЕЛЫЮСТII ПРИ ППД

Представлены результаты исследований технологических средств для осуществления эффективного процесса ППД, методики определении конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих заданное качество в виде алю-ритмов и блок-схем и полным программным обеспечением

Проведен анализ основных недостатков применяемою в производственной практике инструмента для обработки ППД Определены и обоснованы мероприятия по обеспечению стабильности и надежности работы обрабатывающего инструмента Это позволило на основе результатов работы определить основные направления совершенствования и разработки прогрессивных технологических средств, инструментов и устройств

Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют сформулировать основные положения, которые рекомендуется использовать при создании и совершенствовании прогрессивного инструмента для ППД, а также при выборе рациональных режимов обработки

• Качество и производительность обработки ППД зависит от размеров и формы деформирующих элементов, вида и размеров деталей, а также от усилия деформирования

• На величину показателей качества поверхностного слоя преимущественное влияние оказывает максимальное контактное напряжение или тлубина внедрения деформирующего элемента в деталь Среднее давление пропорционально глубине его внедрения в обрабатываемую поверхность

• При постоянной глубине внедрения деформирующего элемента с увеличением его размеров и размеров детали среднее давление уменьшается, причем незначительно, так как пропорционально увеличивается площадь контакта, а максимальные напряжения в контакте уменьшаются

• Один и тот же контакт между поверхностями детали и деформирующим инструментом, как по форме, так и по размерам можно обеспечить деформирующими элементами разных начальных размеров, имеющих эквидистантно расположенные поверхност и

• При постоянной форме и размерах контактной зоны усилие деформирования увеличивается при уменьшении размеров деформирующих элементов, обеспечивающих данный контакт, при этом увеличивается и глубина его внедрения в деталь

• При заданной форме и размерах деформирующего элемента качество обработки зависит от усилия деформирования или глубины его внедрения

• Обработка поверхностей валов и отверстий одинаковыми деформирующими элементами и при одинаковой глубине их внедрения приводит к различным результатам, так как при обработке отверстий при тех же диаметрах площадь контакта оказывается большей по размерам Для достижения заданных результатов обработка отверстий должна производиться деформирующими элементами меньших размеров в пропорции, определяемой по предложенной в работе методике

• Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи, усилия деформирования, длины контакта, заднего угла и утла самозатягивания При одном и том же усилии деформирования шероховатость тем меньше, чем больше размеры деформирующих элементов в продольном направлении и чем меньше задний угол

• Глубина упрочнения и остаточные напряжения в поверхностном слое должны определяться от распределенных контактных напряжений по площади кош акта, а не от сосредоточенного усилия деформирования При одном и том же усилии деформирования, по разных площадях контакта тлубина упрочнения будет меньше при большей площади контакта В этой связи увеличение диаметра деформирующего элемента для повышения усилия деформирования не целесообразно Более предпочтительным является увеличение усилия деформирования при одновременном уменьшении диаметра деформирующего элемента

• Глубина внедрения деформирующих элементов в поверхность детали соразмерима с допуском на обработку Применение инструментов настроенных на заданный размер приводит к нестабильному качеству, меняющемуся в широких пределах При проектировании инструмента необходимо принимать конструктивные решения, обеспечивающие постоянство и стабильность усилия деформирования, а также утла самозатягивания

• Форма рабочей поверхности деформирующего ¿немейга не имеет доминирующего значения для обеспечения заданного качества поверхностного слоя Основными параметрами являются диаметральные и продольные размеры деформирующих элементов Наиболее целесообразным сточки зрения обеспечения заданных парамефон качества поверхностного слоя, при высокой производительности и минимуме энергетических затрат на обработку является применение конических деформирующих роликов с профильным заходным радиусом 2мм Змм и задним углом равным 20 30

Установлено, что одним из наиболее целесообразных с точки зрения принятых критериев обеспечения стабильного и заданного качества обработанной поверхности при высокой производительности является центробежное раскатывание, а также ротационные раскагники и обкатники постоянного усилия

На рис 21,а показана прямая схема центробежного раскатывания, а на рис 21,6 схема раскатывания через промежуточные ка1ки, являющиеся одновременно опорами и центробежными массами (патент РФ № 22190041) При этом центробежное раскатывание может обеспечить не только чистовую, но и отде-лочно-упрочняющую обработку (см рис 22)

Рис 21 Схемы центробежного раскатывания а) прямая схема раскатывания, б) схема раскатывания через промежуточные кдтки

Проведенные исследования позволили разработать блок схемы и программы расчета с помощью ЭВМ рациональных конструктивных и силовых параметров центробежного инструмента

На рис 23 показан центробежный раскатник рычажного принципа действия, обеспечивающий постоянное усилие деформирования (патент РФ №22190041) и устройство, реализующее способ комбинированной режуще-деформирующей обработки длинных валов и тонкостенных труб (патент РФ № 2247016)

7а

4,8

2,4

О ---Г-~ «

40 68 120 Я,им Гв 100 130 Нцы

а) б)

Рис 22. Усилия дсформнрован ия, обеспечиваемые раскагником центробежного действия в зависимости от радиуса отверстия и часто™ вращения инструмента, а> для прямой схемы раскатывания, 6) Для раскатывания через прюме жуточ11ые катки.

РуКН 2в

Рис. 23. Центробежный раскатчик, рычажного гнпв(патент РФ № 2219004!) л устройство, реализующее способ комбинированной режуще-деформирующей обработки длинных валов и тонкостенных труб (патент РФ № 2247016 ).

Результаты работы позволили разработать несколько оптимизационных задач, В частности, помимо оптимизации центробежного раскатывания, в шестой главе Приведена методика оптимизации обработки глубоких отверстий и длинных валов и тонкостенных груб совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами.

Пронеде|йая работа по дальнейшей разработке теоретически \ основ технологического обеспечений позволила рсоздать научно-методическую базу технологического и инструментального обеспечении формирования качества поверхностного слоя. На рис. 24 представлен алгоритм и блок- схема автоматизированного расчета рациональных параметров инструмента и технологического обеспечения при обработке 1!ПД роликами на основе созданной научно- обоснованной концепции, изложенной и работе.

®( начало

V , У

/ ^ Иасодние дачх / Гр. Г„, 1ь, Ггр, о,, у а. / (Ор, ат, оь_/

Г-?/С ___1_

' ' Длина контакта Л ля конического ролика

для профильного ролика и-2\1ГгЬ-ОЪ-ЪГ; 1,-0. 0.001 и-

Г 11

+ от

Нет

Изменение гл.

по Блине ка

Измонение радиуса ролика па дане компакта

ГрТ.^пЬ-Ь-и'

10-

Изменение раЗиуса ролика по длиа качюкта

г,-гя±(и-{ьНдО

г12,

Полуширина контактной зоны

плошал поверхности юмтакта

Рис 24 Алгоршм и блок-схема расчета конструктивных параметров инструмента и технологических режимов при обработке ППД

г/б-

Расчет перемещений точек деформируемой поверхности и относительных деформаций

0^гР -ЬР; сад^/^// атст^т); р -- ^-20грюср; ру= р ру= рш^/ ;

Огт

-17-

Расчет контактных наряжений 1п(аТ/оь)

/77=-

ЦЦ/Ьь)

18---1,-

Расчет контактнои температуры

КоличестЬо теплоты, Выделяемой б контакте

а^Аио^!

Удельное количество теплоты и температура приходящаяся на единичный контакт

ОМ

(к

йк- ~щт

Продолжение рис 24 30

Расчет составляющих усилия деформирования Ык ЬД,

Ру* 1.7 1.7

Я/

Среднее давление 0~ср = ^ _

20

Расчет глубины упрочнения и остаточных напряжений Ык ,

СТ - Г Г 0Л8Ь\ а*>.,,.

игк I к

Ц'/ я^фЩ; а,,а,-а,

Окончание рис 24

В приложении к работе представлена научно-обоснованная методика по определению рациональных конструктивных параметров деформирующих элементов и режимов обработки, обеспечивающих заданное качество поверхностного слоя при ППД Представлены прогрессивные технические и технологические средства, инструменты для обработки деталей машин ППД и совмещенной обра-

ботки длинных палов и тонкостенных труб, а также методики расчета необходимою технологического обеспечения

На основе теоретических и экспериментальных исследовании в период с 1976 по2006гг разрабоап ряд инструментов постоянного усилия для обработки ППД, оригинальность и состоятельность которых защищена авторскими свидетельствами, патентами и результатами их работы па производстве Раскатывающий и обкатывающий инструмент в диапазоне диаметров от 80мм до 160мм, работающий на принципе обеспечения заданного стабильного усилия деформирования успешно внедрен в объединении заводов горношахтного оборудования Карагандинского угольного бассейна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Обоснована и решена актуальная научная проблема дальнейшей разработки теории обработки деталей машин поверхностным пластическим деформированием роликами и создания на этой основе научно-методической базы технологического и инструментального обеспечения качества поверхностного слоя

2 Разработана математическая модель определения взаимосвязи параметров контактной зоны и деформирующих элементов произвольных форм и размеров, учитывающая влияние размеров и вида обрабатываемой поверхности (отверстие, вал, плоскость) Получены зависимости для определения изменения полуширины контакта от его длины, площади контакта, площади поверхности кошакта и обь-ема контактной зоны Взаимосвязь размеров деформирующих элементов и параметров контактной зоны определена на основе прямой и обратной задачи Определено соотношение между деформирующими элементами применяемых для валов и отверстий, обеспечивающие одинаковые показатели качества обработанных поверхностей

3 Установлено, что при одной и той же глубине внедрения деформирующего этемента в поверхность детали размеры площади контакта существенно изменяются в интервале увеличения диаметров обработки до 120 мм При увеличении диаметра вала размеры контакта увеличиваются, а при обработке отверстия -уменьшаются При увеличении размеров деформирующих этементов и заданном диаметре детали размеры контакта увеличиваются как при обработке отверстия, так и при обработке вала Заданный контакт можно получить деформирующими элементами различными по размерам Одновременно с этим меняются глубина внедрения и объем контактной зоны При уменьшении радиуса деформирующего элементаЪбъем контакта, и глубина внедрения элемента увеличиваются и наоборот

4 Исследованиями взаимосвязи геометрических параметров деформирующих элементов и контактной зоны установаено, что площадь и объем контактной зоны не определяют однозначно формирование качества поверхностного слоя

5 Разработана математическая модель определения кинематики перемещения точек деформируемой поверхности Установпепа связь кинематики перемещения точек деформируемой поверхности с деформациями и напряжениями, распредетенными по площади контакта, образуемой произвольным деформирующим элементом

6 Получены зависимости для определения радиальных и татпенциальных усилий, удельного тепловыделения и температуры, приходящейся на единичный контакт через распределение деформаций и напряжений в контакте

7 Установлено, что кинематика точек деформируемой поверхности, контактные напряжения и деформации не зависят от схемы деформирования, а опре-

деляются размерами и глубиной внедрения деформирующего элемеша, а также размерами детали

8 Исследования показали, чго интенсивнос1ь осыючных напряжений по толщине поверхностного слоя и 1лубина упрочнения зависят главным образом от максимальных напряжений и среднего давления в области контакта Максимальное напряжение в теле детали располагается на некотором удалении от поверхности приложения нагрузки, чго подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями Соотношение между касательными и осевыми распределенными напряжениями в теле детали находиться в пределах 1/1,5

9 Разработана методика экспериментальных исследований, спроектировано и изгоювлено специальное оборудование, и стенды для его проведения в широком диапазоне изменения параметров Разработана специальная установка для исследования кинематики точек деформируемой поверхности, частот ы вращения деформирующего элемента и глубины его внедрения в деталь, процесса проскальзывания и качества обработанной поверхности

10 Разработана экспериментальная установка, защищенная авторским свидетельством и проведены исследования остаточных напряжений Изготовлена установка и проведены исследования площади контакта с изменением усилия деформирования, типоразмеров деформирующих элементов, углов внедрения и самозатягивания Разработана, изготовлена и испытана установка для обработки длинных валов и тонкостенных труб совмещенным резанием и ПГ1Д

11 Изготовлены и испытаны в лабораторных и производственных условиях ряд типоразмеров раскагников с упругим нагружением, центробежные раскагни-ки с радиальным перемещением деформирующих элемешов и с уст аи а икон на рычажных конструкциях Изготовлен и испытан комбинированный инструмент для совмещенного резания и ППД

12 Получены результаты экспериментальных исследований зависимостей контактной зоны и показателей качества, определены зависимости величии проскальзывания для профильных и конических деформирующих элементов, шероховатости от заднего угла и угла самозатягивания, определены зависимости для глубины упрочнения и осгаючных напряжений от типа деформирующего элемента ит размеров и типа и размеров детали

13 Установлена качественная и количественная сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований Предельные отклонения расчетных значений не превышают погрешностей обработки экслерименюв и адекватны друг другу на уровне значимости 0,05

14 На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования деформирующего инструмента, разрабо1апы новые прогрессивные инструменты для обработки деталей поверхностного пластического деформирования защищенные авторскими свидетельствами СССР и двумя патешами Российской Федерации

15 Проведенные комплексные исследования позволили разработать научно - методическую базу технологического и инструментального обеспечения формирования качества поверхностного слоя при Г1ПД на базе пакета блок-схем и программ для автоматизированного расчета на ЭВМ

Основное содержание диссертации изложено в публикациях

1 Отений Я II , Смольников НЯ , Ольштынский Н В Прогрессивные методы обработки глубоких 01верстий Монография/ ВолгПУ- Волгоград, 2003 — 132 с (+2 вставки)

2 Отений Я II Технологическое обеспечение качества деталей машин поверхностным пластическим деформированием Монография/ ВолгГГУ- Волгоград, 2005 -220 с (+ 1 вставка)

3 Отений Я Н Анализ конгакгных напряжений при постоянной нагрузке на деформирующей ролик // СТИН -2006 - №2 с 36-37

4 Отений ЯII Оптимизация конструктивных параметров центробежных раскатников //СГИН-2005 -№6 с 13-15

5 Отений ЯП Сравнение результаюв определения Шубины упрочнения полученных разными авторами //Упрочняющие технологии и покрытия - 2006 -№2. с

6 Отений Я Н Формирование остаточных напряжений при обкатывании деталей роликами // Известия высших учебных заведений Машиностроение М1ТУ им Баумана - 2006 - №2 с 57-62

7 Отений Я Н Температура в контактной зоне при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием // Известия высших учебных заведений Машиностроение МП У им Баумана-2006 - №2 с

8 Отений Я II Сравнительный анализ определения глубины упрочнения при поверхностном пластическом деформировании но различным методикам //Упрочняющие технологии и покрытия -2006 - №3 с с 3-4

9 Отений Я Н Методологический подход к технологическому обеспечению качества поверхности деталей машин при ППД роликами // Справочник Инженерный журнал -2006 -№3 -с 20-22

10 Отений Я Н Определение размеров деформирующих роликов по заданным параметрам контактной зоны // СТИН - 2006 - №4 - с 28-30// Упрочняющие технологии и покрытия - 2006 - №4 - с 8-10

11 Отений Я Н Влияние параметров деформирующих роликов на геометрию контакта и глубину упрочнения при обработке ППД валов и отверстий // Упрочняющие технологии и покрытия -2006 - №5 - с 7-10

12 Отений Я Н Кинематика точек поверхности детали при упруго пластическом деформировании роликом // Упрочняющие технологии и покрытия -2006 - №5 -с 7-10

13 Отений Я Н Взаимосвязь конгакгных напряжений с усилием деформирования //Вестник машиностроения -2006 -№5 - с 70-71

14 Отений Я Н Определение глубины упрочнения при деформировании поверхностей роликами произвольных размеров и формы // Вестник машиностроения -2006 - №5 - с 71-73

15 -Отений ЯН Обработка длинных тонкостенных труб и нежестких валов наружным протягиванием //Вестник машиностроения -2006 -№6 - с 65-67

16 Отений ЯН Особенности обработки длинных тонкостепных труб совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами // Вестник машиностроения - 2006 - №6 - с 67-69

17 Отений Я Н , Никифоров Н И , Журавлев А И Комбинированная обработка длинных валов // СТИН - 2006 - №6 - с 36-38

18 Отений Я Н Раскатник центробежный рычажный// Сборка в машиностроении, приборостроении -2006 -№3 - с 17-19

19 Отений Я Н, Смольников Н Я , Олынгынский Н В , Ольштынскии С Н Повышение качества обработки поверхностным пластическим деформированием при использовании инструмента жесткого и упругого действия //Упрочняющие технологии и покрытия -2005 -№12 с 11-13

20 Отений ЯН, Никифоров НИ, Казарцев К В «Экспериментальное исследование влияния усилия вдавливания конического ролика на деформацию топ-

коиеппых ci атт mix тулок» I Современный технологии в обучении и производстве Материалы II Вссроссииск конф г Камышин, 2003 , с 57

21 Отении Я II Исследование кошакшых явтении в зоне деформации с учеюм проскллт швлния И 1ехнология и оборудование для обрабогки металлов, Ллма-Лга, 1976 - С 86-90

22 Смольников И Я , Отений Я II, Никифоров II И «Устройство для обработки нежестких валов совмещенным резанием и ППД роликами в режиме самоподачи» / Современные технологии в обучении и производстве Магерил 1ьт II Всс-росспйск конф г Камышин, 2003 , с 73-76

23 Смольников 11 Я , Отений Я VI, Никифоров 11И «Кинематическое согла-сонлчие рабоп.1 обклшиков в комбинированном инструменте» / Прогрессивные темюлот ип в илу м и производстве Материалы Вссроссииск конф i Камышин 2002 , с

24 Смольников II Я , Отений Я H , Олынтыиский С П Никифоров II И Обработка тлубокич отверстии центробежным раскатыванием/ Инструмент Сибири, №6(9)2000 с

25 Огении Я II Мар1ыпепко О I?, Никифоров II И Анализ ti выбор обобщающею параметра поверхностною пластическою деформирования ротиками»/ «Сертификация и управление качеством продукции Сб тезисов докладов международной научно-технической конференции, г Брянск, 1999 , с 127-128

26 Отений ЯП, Казак В Ф, Вирт АЭ Экспериментальное определение проскальзывания деформирующего ролика при ею качении но поверхности с унругопластическими свойствами // Контроль, Диагностика - 2006 - №12, с 24-27

27 Оробинскии В М , О гении Я Н , Мартыиснко О В , Никифоров II И Определение напряженного состояния и глубины упрочнения в контактной зоне при обработке поверхностным пластическим деформированием// Сборник материалов международной научно-технической конференции, г Пенза, 2000 , с 53-55

28 Отений ЯН, Белов А В, Ольинынский 11В, Олынтыиский С Н Обоснование оптимальной формы деформирующих роликов при обработке ППД Сборник материалов "Современные технологии в машиностроении" часть II Пенза, 2000 г С 5-8

29 Смольников II Я , Олынтыиский С И Отений Я H , Никифоров II И Обработка глубоких отверстий центробежным раскатыванием // Инструмент Сибири -2000 -N6(9) - С 21-23

30 Смольников II Я , Отений Я И , Олышыпский II В , Ольинынский С И //Анализ тсометрических соотношений площади контакта между ротиком ti деталью при поверхностном пластическом деформировании/ Прогрессшшые технологии в машиностроении Межвуз сб пауч тр //Под ре а Оробиискою В М, ВолтПУ - Волгоград, 2001 - Bun 4 - С 125-128

31 Смольников II Я , Олышыпский II В Олышынскии С Н Разработка инерционною роликового раскат пика //Фундаментальные и прикладные и сече ю-влния - производству» Сборник тезисов докладов международной плучно-гехническои конференции (т Барнаул, 2001 г ) -С 35-36

32 Смольников Н Я , Отений Я II, Олыптыпскии С Н //Исследование влияния радиуса и глубины внедрения ролика на площать и обьем котам ной зоны при обкан.тапии/ Прогрессивные технологии в машиностроении Межвуз сб науч тр /Под ред Полянчикова IO II , ВолгГТУ - Волгоград, 2002 - Вып 5 -С 82-85

33 Смольников Н Я, Отений Я Н, Ольштыпский С Н Исследования контактной зоны па экспериментальном стенде при поверхностном пластическим деформировании роликом //Прогрессивные технологии в обучении и производстве Материалы Вссроссииск конф , г Камышин, 24-27 апреля 2002 г / Камы-

шииск технологии ип-т (филиал) ВолгГТУ и др - Камышин, 2002 - С 35

34 Смольников H Я , Отений Я Н, Ольштынский С H Представление контактной зоны в качестве источника тепловыделения при поверхностном пластическом деформировании //Fundamental and Applied Technological Problems of Machine Building Фундаментальные и прикл пробл технол Маши г гост р Сб науч тр Междунар дистанционной науч-техп конф / Орловский гос тсхн ун-т и др - Орел, 2000 - С 88-90

35 Бауман В А , Отений Я H Определение площади контакта при обработке ППД // Технологические процессы, машины и аппараты в машиностроении, Караганда, 1980, 94 с

36 Бауман В А , Отений Я H Закон распределения проскальзывания в контактной зоне // Новые технологические процессы и оборудование для поверхностной пластической обработки материалов Тез докл , Брянск, 1986,-С 34-38

37 Патент Российской Федерации № 22190041 Инструмент для обработки тел вращения методом пластического деформирования Приоритет ог 22 04 20021

38 Патент Российской Федерации № 2247016 Способ комбинированной режуще-деформирующей обработки и устройство для ею осуществления Смольников H Я , Отений Я H , Никифоров H И , Журавлев А И

39 Пивснь Г Г, Отений Я H , Муравьев О П Распределение водорода и внутренних напряжений в хромовых гальваногюкрьпиях Труды университета Вып 1 Карагапд гос техн ун-т, Караганда, 1966г

40 Ас 780971 МКИ В23/в29/02, В24/в39/02 Комбинированный инструмент / Бауман В А , Отений Я H (СССР) - № 2709073/25-08 Заявлено 20 11 78 Опубл Бюл № 43, 80 г - 2с ил

41 Ас 555014 МКИ В24/вЗЗ/02 Устройство для обработки отверстий пластическим деформированием / Игнатов С H , Бауман В А , Кирсанов А Е , Макеев В Ф, Отений Я H (СССР) -№2326553/08 Заявлено 23 02 76 Опубл Бюл №15, 77г -2с ил

42 Ас 670427 МКИ В24/в39/02 Устройство для обработки отверстий пластическим деформированием / Игнатов С H , Бауман В А , Кирсанов А Е , Макеев ВФ, Отений ЯН (СССР) № 2413272/25-08 Заявлено 18 10 76 Опубл Бюл № 24, 79г - 2с ил

43 Ас 591308 МКИ В24/в Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки / Игнатов С H , Бауман В А , Кирсанов А Е , Макеев В Ф , Отений Я H (СССР) №2336297/25-08 Заявлено 18 02 76 Опубл Бюл № 5, 78г -2с ил

44 Ас 1365504, В23В, 5/08, 39/00 Устройство для обработки длинномерных деталей / Ретунский А И , Негруцкий С Б, Негруцкии Б Ф , Отепий Я H , Бауман В А (СССР) 4025871/22-08 Заявлено 09 01 88 Не публ

45 Ас Устройство для определения остаточных напряжений 1455230 СССР, G01 В 5/30 -128204/28, заявлено 02 07 86, Опубл 30 01 89 Бюл №4

В набор 9M О ? В печать

Объем 2 0 уел п л , 1,2 уч -изд л Офсет Формат 60x84/16 Бумага тип №3 Заказ №/3$Гираж 100 Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия 344000, г Ростов-на-Дону, пл Гагарина,!

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ проблемы технологического обеспечения качества поверхностного слоя при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием

1.1. Сущность и особенности методов обработки деталей поверхностным пластическим деформированием

1.2. Взаимосвязь показателей качества поверхности деталей с конструктивно-технологическими параметрами и факторами обработки

1.3. Образование микрогеометрии поверхности при обработке ППД

1.3.1. Шероховатость после ППД

1.3.2. Волнистость обработанной поверхности

1.4. Усилие при упруго-пластическом поверхностном деформировании деталей роликами

1.5. Влияние усилия деформирования и параметров геометрии контакта на глубину упрочнения и остаточные напряжения

1.5.1. Глубина упрочнения

1.5.2. Остаточные напряжения в поверхностном слое обработанной детали

1.6. Геометрические параметры контактной зоны

1.7. Физико-механические процессы в зоне контакта при ППД

1.7.1. Структурно-фазовые изменения, происходящие при упруго-пластическом деформировании

1.7.2. Проскальзывание в контактной зоне

1.8. Тепловые процессы при обработке ППД

1.9. Инструменты, применяемые при ППД

1.10. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. Геометрия контакта при поверхностном пластическом деформировании

2.1. Решение задачи определения геометрических параметров контактной зоны 67 2.1.1 .Решение контактной задачи прямым методом. 73 2.1.2. Определение формы и размеров деформирующих элементов по заданной форме и размерам контактной зоны

2.2. Анализ зависимостей определения геометрических параметров контактной зоны

2.3. Влияние деформации ролика на геометрические параметры 97 контакта

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. Физико-механические явления и напряженно - деформированное состояние в зоне контакта

3.1. Перемещение металла при поверхностном пластическом де- 102 формировании

3.2. Аналитическое определение кинематики точек деформируемой поверхности при ППД

3.3. Взаимосвязь перемещения точек деформируемой поверхности с напряжениями в зоне контакта и усилием деформирования.

3.4. Исследование контактных напряжений при постоянной нагрузке действующей на деформирующий элемент

3.5. Аналитическое исследование проскальзывания деформирующих элементов

3.6. Температура в контактной зоне при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием

3.7. Взаимосвязь напряжений в контактной зоне с усилием деформирования 143 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. Глубина упрочнения и остаточные напряжения в поверхностном слое при ППД

4.1. Определение глубины упрочнения от распределенных напряжений по площади контакта

4.1.1. Круговой контакт

4.1.2. Эллипсный и каплевидный контакты

4.2. Сравнение различных методик определения глубины упрочнения обработанной детали

4.3. Влияние конструктивных параметров деформирующих элементов на геометрию контакта и глубину упрочнения при обработке 166 валов и отверстий ППД

4.4. Формирование остаточных напряжений при ППД

4.4.1. Методика определения остаточных напряжений

4.4.2. Остаточные напряжения при обработке одинаковых по размерам отверстий и валов

4.5. Влияние касательных контактных напряжений на глубину упрочнения и остаточные напряжения 178 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования физико-механических явлений в контактной зоне и качества поверхностного слоя

5.1. Методика экспериментальных исследований контактной зоны

5.1.1. Экспериментальные исследования проскальзывания

5.1.2. Выбор оборудования и инструмента для проведения экспериментальных исследований

5.2. Результаты экспериментальных исследований

5.2.1. Результаты экспериментального исследования проскальзывания

5.2.2. Результаты экспериментального исследования шероховатости обработанной поверхности

5.3. Экспериментальное исследование геометрии контактной зоны и усилия деформирования

5.3.1. Определение площади контакта

5.3.2. Экспериментальные исследования усилия деформирования 202 5.4. Результаты экспериментальных исследований глубины внедрения деформирующего элемента 207 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 6. Разработка научно-методической базы конструкторско-технологического обеспечения качества и оптимизации обработки ППД 210 6.1. Конструктивные особенности инструментов для обработки ППД роликами 210 6.2 Повышение надежности и долговечности работы деформирующего инструмента 214 6.2.1. Особенности силового взаимодействия деформирующих элементов с опорным конусом в ротационных инструментах

6.3. Обеспечение стабильности обработки при ППД

6.3.1. Обеспечение стабильности угла самозатягивания в ротационных инструментах.

6.3.2. Обеспечение стабильности усилия деформирования.

6.4. Основные положения и методика выбора конструктивных параметров инструмента и технологических режимов обработки при ППД

6.5. Оптимизация процесса обработки деталей ППД роликами и конструктивных параметров деформирующих инструментов

6.5.1. Общее представление об оптимизации технологических процессов и конструктивных параметров деформирующих инструментов.

6.5.2. Оптимизация обработки глубоких отверстий центробежным раскатыванием

6.5.3.Математическая модель определения конструктивных параметров центробежных раскатников и усилия деформирования

6.5.4. Раскатник центробежный рычажный

6.6. Оптимизация обработки глубоких отверстий совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами

6.7. Оптимизация обработки длинных валов и тонкостенных труб совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами

6.8. Прогрессивные инструменты для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием 267 6.8.1. Обкатник многороликовый постоянного усилия

6.9. Нанесение регулярного декоративного рельефа на длинномерные валы

6.10. Прогрессивные инструменты для обработки деталей ППД по авторским свидетельствам 280 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6 285 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 286 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

В современном машиностроительном производстве одной из главных проблем, решаемых при изготовлении деталей различного назначения, является обеспечение высокого качества их рабочих поверхностей. Среди различных технологических способов финишной обработки широкое применение получили упрочняющие методы. Одним из наиболее часто применяемых в настоящее время методов является поверхностное пластическое деформирование (ППД). Метод ППД прост в реализации, экономичен, производителен, обеспечивает формирование низкой шероховатости, заданной глубины и степени упрочнения, а также остаточных напряжений, мелкозернистой структуры и других показателей качества поверхностного слоя обработанных деталей.

Усилиями многих ученых, как в России, так и за рубежом внесен значительный вклад в развитие ППД. Основные исследования направлены на изучение усилия воздействия рабочего тела на обрабатываемую поверхность, геометрических параметров очага деформирования, распределения напряжений по площади контакта и в поверхностном слое, температурных полей и их влияния на качество поверхности, условий создания остаточных напряжений и глубины упрочнения, микрогеометрии поверхности, точности обработки. В результате в данной области были достигнуты значительные успехи, позволяющие решать многие производственные задачи.

В настоящее время теория ППД и методики выбора рациональных конструктивных параметров обрабатывающего инструмента, а также технологических факторов обработки базируются главным образом на экспериментальных данных или на решениях с применением математических моделей и большим количеством недостаточно обоснованных допущений, описывающих частные случаи обработки. В связи с этим при изучении ППД затруднительно проводить анализ и сравнение результатов различных авторов, что усложняет разработку обобщенной методики определения рациональных конструктивных и технологических параметров процесса.

Кроме того, в теоретических основах 1111Д, а также существующих методических разработках не уделено достаточного внимания закономерностям формирования основных показателей качества поверхностного слоя. В первую очередь это относится к глубине упрочнения и остаточным напряжениям. Фактически не установлены и не изучены зависимости для определения кинематики точек деформируемой поверхности, а также до конца не выяснены особенности формирования напряжений в зоне контакта при упруго-пластическом деформировании поверхностей. Имеющиеся результаты в этой области, как правило, относятся к обработке деталей деформирующими элементами простейшей формы, такими как шар, цилиндр, тор, конус или сочетание этих поверхностей. Даже для этих простейших по форме тел нет полного научного обоснования параметров деформирующих элементов, которые могли бы обеспечить совокупность показателей качества обработанной поверхности, заданной производительности и технологических параметров процесса обработки.

По этой причине до настоящего времени в отечественном машиностроении нет высокоэффективной научно-методической базы для технологического и инструментального обеспечения формирования качества поверхностного слоя.

Попытки исследовать процесс деформирования обрабатываемой поверхности с применением современных достижений физики твердого тела, теории упругости и пластичности, а также с учетом дискретности металла позволили выяснить и объяснить многие особенности процесса ППД. Тем не менее, оказалось, что использование микроуровня при разработке методики расчета рациональных конструктивных параметров деформирующих элементов и режимов обработки не представляется возможным в связи с малой изученностью рассматриваемого процесса.

Тем не менее, для решения производственных задач в большинстве случаев достаточно знания о средних показателях состояния металла в его локальном объеме, расположенном в теле детали. В этом случае материал рассматривается как сплошная среда, для описания которой с успехом могут использоваться хорошо разработанные известные методы исследования, а их результаты легко представляются в виде удобном для инженерных применений.

В связи с вышеуказанным при изучении процесса ППД не удается проводить обобщенный анализ и сравнение научных результатов различных авторов, что затрудняет разработку общей методики определения рациональных конструктивных и технологических параметров обработки. По этим причинам до настоящего времени в отечественном машиностроении нет высокоэффективного научно-методического обоснования технологического обеспечения формирования качества поверхностного слоя. Отсутствует обоснованная методика расчета конструктивных параметров инструмента, технологических факторов обработки ППД и хорошо освоенные и серийно выпускаемые инструменты. Кроме того, это не позволяет осуществлять постановку и решение ряда оптимизационных задач, касающихся процесса обработки.,

В связи с вышеизложенным наметился существенный разрыв между теоретическими изысканиями и применением их на практике в производственных областях, где необходима достаточно надежная методика расчета показателей качества поверхностного слоя от условий обработки и выбора рациональных конструктивных параметров инструмента и режимов ППД.

Перспективными направлениями решения вышеназванной проблемы являются: углубление теории процесса ППД с разработкой универсальной математической модели, описывающей взаимосвязь между конструктивными параметрами деформирующих элементов, геометрией контактной зоны, режимами обработки, физико-механическими явлениями в контактной зоне и показателями качества обработанной поверхности деталей. Только на этой основе может быть реализована разработка новых прогрессивных инструментов и способов обработки ППД, а также совершенствование методик их расчета, ориентированных на возможности современной вычислительной техники, являющейся в настоящее время основой инженерных расчетов, широко применяемых при проектировании передовых технологических процессов в отечественном и зарубежном машиностроении.

Таким образом, технологическое обеспечение заданного качества деталей машин при обработке поверхностным пластическим деформированием роликами на основе дальнейшего развития теории и разработки универсальных математических моделей, описывающих взаимосвязь между конструктивными параметрами деформирующих элементов, геометрией контактной зоны, технологическими режимами, физико-механическими явлениями в контактной зоне и показателями качества поверхности деталей, разработка новых прогрессивных инструментов и способов обработки ППД, а также методик их расчета, ориентированных на современную вычислительную технику, является актуальной проблемой и имеет важное научно-производственное значение.

В соответствии с изложенным целью работы является:

Разработка научно-методической базы технологического и инструментального обеспечения заданного и стабильного качества поверхностного слоя при обработке деталей машин поверхностным пластическим деформированием роликами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать и численно исследовать универсальную математическую модель взаимосвязи геометрических параметров контактной зоны с параметрами деформирующих элементов произвольных по размерам и форме с учетом типа и размеров обрабатываемой поверхности. Задачу решить как прямым, так и обратным методом.

2. Получить зависимости для расчета объема контактной зоны и площади поверхности контакта, площади контакта для деформирующих элементов произвольных форм и размеров, а также различных типов обрабатываемых поверхностей.

3. Установить взаимосвязь между течением металла в очаге деформации, напряжениями и деформациями в контактной зоне, глубиной внедрения произвольных деформирующих элементов в обрабатываемую поверхнсть и показателями качества поверхностного слоя, а также влиянием напряженно - деформированного состояния на температуру в контакте.

4. Получить и исследовать математические зависимости для расчета глубины упрочнения и остаточных напряжений от распределенных напряжений по произвольной площади контакта.

5. Установить соотношения между геометрическими параметрами деформирующих элементов, применяемых для обработки поверхностей отверстий и валов одного и того же диаметра, обеспечивающие равнозначные показатели качества поверхности.

6. Провести экспериментальные исследования проскальзывания и его влияние на качество обработанной поверхности. Получить экспериментальные зависимости влияния геометрических параметров деформирующих элементов, вида и размеров обрабатываемой поверхности на глубину внедрения деформирующих элементов, максимальные и средние напряжения в контактной зоне при упругопластическом деформировании

7. Создать теоретические основы и разработать методику проектирования и расчета конструктивных параметров прогрессивных деформирующих инструментов и инструментов для совмещенной обработки резанием и ППД. Разработать на основе применения результатов исследований прогрессивные конструкции устройств и деформирующих инструмента для обработки ППД.

8. Разработать блок схемы автоматизированного расчета рациональных параметров деформирующих инструментов и режимов обработки ППД.

9. Разработать оптимизационные модели обработки глубоких отверстий и обработки длинных валов совмещенным резанием и ППД роликами.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Обоснована и решена актуальная научная проблема технологического обеспечения качества поверхностного слоя, заключающаяся в разработке теории обработки деталей машин ППД роликами и создание на этой основе научно-методической базы, охватывающей технологическую подготовку производства, изготовления прогрессивных средств обработки и технологического обеспечения.

2. Разработана математическая модель определения параметров контактной зоны, учитывающая влияние размеров и типа обрабатываемой поверхности (отверстие, вал, плоскость) и деформирующих элементов произвольных форм и размеров. Получены зависимости для определения изменения полуширины контакта от его длины, площади контакта, площади поверхности контакта и объема контактной зоны. Взаимосвязь размеров деформирующих элементов и параметров контактной зоны определена на основе прямой и обратной задачи. Определено соотношение между деформирующими элементами применяемых для валов и отверстий, обеспечивающие равнозначные показатели качества обработанной поверхности.

3. Установлено, что при одной и той же глубине внедрения деформирующего элемента в поверхность детали размеры площади контакта существенно изменяются в интервале увеличения диаметров обработки до 120 мм. При увеличении диаметра вала размеры контакта увеличиваются, а при обработке отверстия - уменьшаются. При увеличении размеров деформирующих элементов и заданном диаметре детали размеры контакта увеличиваются как при обработке отверстия, так и при обработке вала. Заданный контакт можно получить различными размерами деформирующих элементов. Одновременно с этим меняются глубина внедрения и объем контактной зоны. При уменьшении радиуса деформирующего элемента объем контакта и глубина внедрения элемента увеличиваются и наоборот.

4. Исследованиями взаимосвязи геометрических параметров деформирующих элементов и контактной зоны установлено, что площадь и объ

286 ем контактной зоны не определяют однозначно формирование качества поверхностного слоя.

5. Разработана математическая модель определения кинематики перемещения точек деформируемой поверхности. Установлена связь кинематики перемещения точек деформируемой поверхности с деформациями и напряжениями, распределенными по площади контакта, образуемой произвольным деформирующим элементом.

6. Получены зависимости для определения радиальных и тангенциальных усилий, удельного тепловыделения и температуры, приходящейся на единичный контакт через распределение деформаций и напряжений в контакте.

7. Установлено, что кинематика точек деформируемой поверхности, контактные напряжения и деформации не зависят от схемы деформирования, а определяются размерами и глубиной внедрения деформирующего элемента, а также размерами детали.

8. Исследования показали, что интенсивность остаточных напряжений по толщине поверхностного слоя и глубина упрочнения зависят главным образом от максимальных напряжений и среднего давления в области контакта. Максимальное напряжение располагается на некотором удалении от поверхности приложения нагрузки, что подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями. Соотношение между касательными и осевыми распределенными напряжениями в теле детали находиться в пределах 1/1,5.

9. Разработана методика экспериментальных исследований, разработано и изготовлено специальное оборудование и стенды для его проведения в широком диапазоне изменения параметров. Разработана специальная установка для исследования кинематики точек деформируемой поверхности, частоты вращения деформирующего элемента и глубины его внедрения в деталь, процесса проскальзывания и качества обработанной поверхности.

10. Разработана экспериментальная установка и проведены исследования остаточных напряжений. Изготовлена установка и проведены исследования площади контакта с изменением усилия деформирования, типоразмеров деформирующих элементов, углов внедрения и самозатягивания. Разработана и изготовлена и проведены испытания установки для обработки длинных валов и тонкостенных труб совмещенным резанием и ППД .

11. Изготовлены и испытаны в лабораторных и производственных условиях ряд типоразмеров раскатников с упругим нагружением, центробежные раскатники с радиальным перемещением деформирующих элементов и с установкой на рычажных конструкциях. Изготовлен и испытан комбинированный инструмент для совмещенного резания и ППД.

12. Получены результаты экспериментальных исследований зависимостей контактной зоны и показателей качества, определены зависимости величин проскальзывания для профильных и конических деформирующих элементов, шероховатости от заднего угла и угла самозатягивания, определены зависимости для глубины упрочнения и остаточных напряжений от типа деформирующего элемента иго размеров и типа и размеров детали.

13. Установлена качественная и количественная сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований. Предельные отклонения расчетных значений не превышают погрешностей обработки экспериментов и адекватны друг другу на уровне значимости 0,05.

14. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования деформирующего инструмента, разработаны новые прогрессивные инструменты для обработки деталей поверхностного пластического деформирования защищенные авторскими свидетельствами СССР и двумя патентами Российской Федерации.

15. Проведенные комплексные исследования позволили разработать научно - методическую базу технологического и инструментального обеспечения формирования качества поверхностного слоя при ППД на базе пакета блок-схем и программ для автоматизированного расчета на ЭВМ.

1. Адлер Ю. П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Б. В. М.: Наука, 1976. - С. 98-142.

2. Азаревич Г. М. Бернштейн Г. Ш. Исследование процесса чистовой обработки многороликовыми дифференциальными инструментами. В кн.: Размерно-чистовая обработка деталей пластическим деформированием взамен обработки резанием. - М.: НИИмаш, 1966.

3. Азаревич Г. М., Бернштейн Г. Ш. Чистовая обработка наружных цилиндрических поверхностей пластическим деформированием. -М.: ОНТИ, 1963. 73 с.

4. Азаревич Г. М. Нормирование режимов ППД многороликовыми устройствами. -Вестн. машиностр., 1972, № 1, с. 46^7.

5. Алексеев П. Г. Влияние упрочнения наклепом на износостойкость и надежность деталей машин. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Брянск, 1970. - 43 с.

6. Алексеев П. Г. Технология упрочнения деталей машин поверхностной пластической деформацией: Учеб. пособие / Тульск. политехи, ин-т. Тула, 1978. - 80 с.

7. Баас Р. и др. Delphi 4: полное руководство / Баас Р., Фервай М., Гюнтер X. 1999. 800с.

8. Бабук В. В. Исследование распределения деформаций в поверхностном слое при обработке деталей роликами // Машиностроение и приборостроение. Вып. 8. Минск. Вытекшая школа, 1976. - С. 43^-5.

9. Барац Я. И. Измерение контактных температур при поверхностном пластическом деформировании. Вестн. машиностр., 1973, № 4, С. 56-58.

10. Барац Я. И. Поверхностное упрочнение деталей машин обкаткой роликами. -Харьков: Гос. научно-техн. изд. черной и цветной металлургии, 1959. 53 с.

11. Белкин М. Я. Повышение усталостной прочности крупных деталей поверхностным наклепом Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1963.

12. Боуден Ф. П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968.-253 с.

13. Браславский В. М. Отделка поверхностей крупных деталей обкатыванием цилиндрическими роликами. В кн.: Размерно-чистовая обработка деталей машин пластическим деформированием взамен обработки резанием. - М.: НИИмаш, 1965, С. 83-98.

14. Браславский В. М. Расчет глубины наклепа с учетом формы пластически деформированной поверхности. Вестн. машиностр., 1977, № 4, С. 62-66.

15. Браславский В. М., Куликов О. О. Поверхностная деформация и остаточные напряжения при обкатывании крупных валов / Упрочнение деталей машин механическим накатыванием. М.: Наука, 1965.

16. Браславский В. М. Технология обкатки крупных деталей роликами. 2-е изд. -М.: Машиностроение, 1975. - 159 с.

17. Виленская Е. Л. Исследование шероховатости поверхности по комплексу параметров при чистовой обработке давлением. Приборостроение, 1973, № 9, С. 116121.

18. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости. М.: ГИТТЛ, 1953. - 211 с.

19. ГОСТ 21617-76, 21618-76. Ролики для накатывания (обкатывания и раскатывания): Типы и технические требования. М., 1976.

20. ГОСТ 18296-72. Обработка поверхностным пластическим деформированием: Термины и определения. М., 1972.

21. ГОСТ 24773-82 Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики. Изд-во стандартов, 1981.

22. Губкин С. И. Пластическая деформация металлов, М.: Металлургиздат, 1961.

23. Гурьев А. В., Гохберг Я. А., Поляков В. Н. Эффективность упрочнения ППД слойных металлических материалов. -Вестн. машиностр., 1973, № 1, С. 61.

24. Гуснин С. Ю. и др. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ, М.: Машиностроение, 1981. - 120 с.

25. Давиденков Н. Н. Некоторые проблемы механики материалов. JI.: Лениздат, 1943,- 152 с.

26. Давиденков Н. Н. Динамические испытания металлов. М.; - Л.: Госиздат, 1929. -173 с.

27. Дантерманн Д. и др. Программирование в среде Delphi.: Пер. с англ. / Дантерманн Д, Мишел Д, Тейлор Д. К.: НИПФ "ДиаСофт Лтд." 1995. - 608 с.

28. Дальский А. М., Васильев А. С. Кондаков А. И. Технологическое исследование и направленное формирование эксплуатационных свойств изделий машиностроения / Известия вузов. Машиностроение, 1996. № 10. - С. 70-76.

29. Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. - 199 с.

30. Дель Г. Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978. - 174 с.

31. Дьяченко П. Е., Горозинская 3. П. Технология процесса обкатки шариком: Перед, научно-техн. и произв. опыт. Хол. обр. давлением., вып. 12, № М60- 257/12. -М.: ЦИТЭИН, 1960.-21 с.

32. Демкин Н. Б. Фактическая площадка касания твердых поверхностей. М.: Изд-во АН СССР, 1962,- 135 с.

33. Денщик Н. М. Исследование технологических параметров процесса размерно-чистового дорнирования стальных цилиндров различной жесткости. Автореф. дисс. -М.,1964.

34. Джонсон Н., Лиан Ф. В кн.: Методы планирования эксперимента. - М.: Мир, 1980.-312 с.

35. Дрейнер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. -392 с.

36. Дрозд М. С., Федоров А. В., Сидякин Ю. И. Расчет глубины распространения пластической деформации в зоне контакта тел произвольной кривизны. Вестн. машиностр., 1971, № 1, С. 20-23.

37. Дрозд М. С., Матлин М. М., Сидякин Ю. И. Инженерные расчеты упруго-пластической контактной деформации. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

38. Дрозд М. С., Федоров А. В. Исследование глубины наклепанного слоя и интенсивности пластической деформации при вдавливании сферического пуансона произвольной кривизны // Труды ЦНИИТМА1Н, кн. 90. М.: - Машиностроение. 1970. -С 224-233.

39. Ефремова Е. А., Журавлев А. 3. Глубина упрочненного слоя при поверхностной пластической деформации (обзор) // Прогрессивная отделочно-упрочняющая деформация. Ростов-н/Д, 1980. С. 48-56.

40. Определение глубины вдавливания инструмента в поверхность детали при ППД. В кн.: Машиностроение / Жасимов М. М., Брауэр В. А., Бадажкова Л. Г., Шакиев Ш. -Алма-Ата: КазПТИ, 1976, вып. 5, - С. 133-143.

41. Жасимов. М. М. Законы распределения контактных давлений, деформаций инапряжений при ППД. В кн.: Машиностроение. - Алма-Ата: КазПТИ, 1976, вып. 5. - С. 116-130.

42. Жасимов М. М Раскатывание с адаптивным управлением. Жасимов М. М., Кайдаров К. К., Бокун Т. А. М.: ВНТИЦ, 1977, № Б 633071. - 101 с.

43. Жасимов М. М. Форма и площадь поверхности контакта инструмента с деталью при поверхностном пластическом деформировании. Вестн. машиностр., 1974, № 7, С. 42-44.

44. Жасимов М. М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании, Алма-Ата: Наука, 1986. - 208 с.

45. Ильюшин А. А. Пластичность. М.: Гостеоретиздат, 1948. - 280 с.

46. Ишлинский А. Ю. Осесимметричная задача теории пластичности и проба Бринелля. Прикладная математика и механика, 1944, т. 8, вып. 3, - С. 201-224.

47. Карасев Н. А., Котляревский Г. П. Чистовая обработка полых валов методом пластического деформирования. Вестн. машиностр., 1966, № 9, С. 42-44.

48. Кобрин М. М. Упрочнение литой стали поверхностным холодным наклепом. В кн.: Исследование прочности стали. - М.: Машгиз, 1951.

49. Кобрин М. М. Эпюры остаточных напряжений при поверхностном пластическом деформировании // Упрочнение деталей машин механическим наклепыванием. М.: Наука, 1966. С. 127-134.

50. Ковалев Р. М., Меньшиков В. М., Раевский А. Н. Площадь контакта и угол вдавливания при накатывании цилиндрических деталей шариком // Труды Челябинского политехи, ин-та. Челябинск: ЧПИ, 1972, № 114. - С.154-158.

51. Коновалов Е. Г., Сидоренко В. А. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей. Минск: Высшая школа, 1968. - 363 с.

52. Коровчинский М. В. Распределение напряжений в окрестности локального контакта упругих тел при одновременном действии нормальных и касательных сил в контакте. М.: Машиноведение, 1967. - С. 85-96.

53. Крагельский И. В. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.-526 с.

54. Кроха В. А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. М.: Машиностроение, 1980. - 157 с.

55. Крутов Г. И., Гришко И. М., Попов В. В. и др. Основы научных исследований. -М.: Высшая школа, 1989. 400 с.

56. Кудрявцев И. В., Бурмистрова JI. Н. Выбор продольной подачи при упрочнении осей и валов обкаткой роликами. Вестн. машиностр. 1965, № 3. - С. 50-65.

57. Кудрявцев И. В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении. -М.: Машгиз, 1951. -273 с,

58. Кудрявцев И. В. Повышение прочности стальных деталей обкаткой, М: Машгиз, 1948.- 183 с.

59. Кудрявцев И. В. Современное состояние и практическое применение ППД. -Вестн. машиностр., 1972, № 1, С. 35-38.

60. Кудрявцев И. В., Петушков Г. Е. Влияние кривизны поверхностей на глубину пластической деформации при упрочнении деталей поверхностным наклепом // Вестник машиностроения, 1966. № 7. С. 41-43.

61. Кургузое Ю. И. Расчет площади контакта при обкатывании. В кн.: Поверхностное упрочнение деталей машин и инструментов. - Куйбышев: КПТИ 1976. - С. 43-49.

62. Левин Б. М. Контактный метод измерения микрогеометрии поверхности.

63. Основы метода и оптические профилографы. М.: Машгиз, 1960. - 121 с.

64. Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. - 939 с.

65. Макцшок Е. М., Калиновская Т. В., Красневский С. М. и др. Торетические основы процессов поверхностного пластического деформирования / Под. ред. В. И. Беляева. Минск: Наука и техника, 1988. - 184 с.

66. Маталин А. А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. -М.: Машгиз, 1956.- 183 с.

67. Мэтчо Д. и др. Delphi 2. Руководство для профессионалов: Пер. с англ. СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1997. - 784 с.

68. Налимов В. В., Чернова Н. А. Статистические методы планирования экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340 с.

69. Отений Я.Н., Смольников Н.Я., Олыптынский Н.В. Прогрессивные методы обработки глубоких отверстий: Монография/ ВолгГТУ,- Волгоград, 2003. 132 с. (+2 вставки).

70. Отений Я.Н. Технологическое обеспечение качества деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Монография/ ВолгГТУ,- Волгоград, 2005.-220 с. (+ 1 вставка).

71. Отений Я.Н. Анализ контактных напряжений при постоянной нагрузке на деформирующей ролик // СТИН.-2006. -№2. с.36-37.

72. Отений Я.Н. Оптимизация конструктивных параметров центробежных раскатников. // СТИН.-2005. № 6. с.13-15

73. Отений Я.Н. Сравнение результатов определения глубины упрочнения полученных разными авторами //Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - №2. с.

74. Отений Я.Н. Формирование остаточных напряжений при обкатывании деталей роликами. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение МГТУ им Баумана,- 2006. №2. с.57-62.

75. Отений Я.Н. Температура в контактной зоне при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение МГТУ им Баумана 2006. - №2. с.

76. Отений Я.Н. Сравнительный анализ определения глубины упрочнения при поверхностном пластическом деформировании по различным методикам //Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - №3. с. с.3-4

77. Отений Я.Н. Методологический подход к технологическому обеспечению качества поверхности деталей машин при ППД роликами // Справочник. Инженерный журнал. 2006. - №3. - с.20-22

78. Отений Я.Н. Определение размеров деформирующих роликов по заданным параметрам контактной зоны. // СТИН. 2006. - №4. - с.28-30.// Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - №4. -с.8-10.

79. Отений Я.Н. Влияние параметров деформирующих роликов на геометрию контакта и глубину упрочнения при обработке ППД валов и отверстий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - №5. - с.7-10.

80. Отений Я.Н. Кинематика точек поверхности детали при упругопластическом деформировании роликом. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - №5. - с.7-10

81. Отений Я.Н. Взаимосвязь контактных напряжений с усилием деформирования. // Вестник машиностроения. 2006. - №5. - с.70-71.

82. Отений Я.Н. Определение глубины упрочнения при деформировании поверхностей роликами произвольных размеров и формы. // Вестник машиностроения.-2006. -№5.-с.71-73

83. Отений Я.Н. Обработка длинных тонкостенных труб и нежестких валов наружным протягиванием.//Вестник машиностроения. 2006. - №6. - с.65-67.

84. Отений Я.Н. Особенности обработки длинных тонкостенных труб совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами.// Вестник машиностроения. 2006. - №6. - с.67-69.

85. Отений Я.Н , Никифоров Н.И., Журавлев А.И. Комбинированная обработка длинных валов.// СТИН. 2006. - №6. - с.36-38

86. Отений Я.Н.Раскатник центробежный рычажный.// Сборка в машиностроении, приборостроении. 2006. - №3. - с. 17-19

87. Отений Я. Н., Белов А. В., Ольштынский П. В., Ольштынский С. Н. Обоснование оптимальной формы деформирующих роликов при обработке ППД. Сборник материалов "Современные технологии в машиностроении". Часть II. Пенза, 2000. С. 5-8.

88. Отений Я.Н., Казак В.Ф, Вирт А.Э. Экспериментальное определение проскальзывания деформирующего ролика при его качении по поверхности с упругопластическими свойствами // Контроль, Диагностика 2006,- №12, с 24-27.

89. Папшев Д. Д. Обработка высокопрочных (закаленных) деталей методом обкатки. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Куйбышев, 1968. -45 с.

90. Папшев Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. -М. Машиностроение, 1978. 152 с.

91. Пинегин С. В. Контактная прочность и сопротивление качению. М.: Машиностроение, 1969. - 242 с.

92. Проскуряков Ю. Г. Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов. М.: Машиностроение, 1971. - 208 с.

93. Проскуряков Ю. Г., Куликовских И. А. Тепловые явления и качество поверхностного слоя в процессе механического наклепывания // Упрочнение деталей машин механическим наклепыванием. М.: Наука, 1965. - С. 23-31.

94. Пустыльнин Е. М. Статистические методы анализа обработки наблюдений. М.: Наука, 1968.-С. 76-78.

95. Пятосин Е. П., Армадерова Г. В., Кулик В. И. Особенности течения металла и энергоемкость деформации при поверхностном пластическом деформировании роликами различных конфигураций. Деп. в ВИНИТИ, № 610-77. 16 с.

96. Резников А. Н. Температура и охлаждение режущих инструментов. Куйбышев: Куйбышевское книжное изд-во, 1959. - 82 с.

97. Резников А. Н., Резников JI. А. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

98. Рене П. И., Иванова Э. А. и др. Неравномерность деформации при плоском течении. 4.1. Стационарное плоское течение. Тульск. политехи, ин-т, 1971. 157 с.

99. Рыжов Э. В., Суслов А. Г. , Федоров В. П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. -М.: Машиностроение, 1975. 175 с.

100. Обработка глубоких отверстий центробежным раскатыванием / Инструмент Сибири.2000.-№6(9).-С. 21-23.

101. Соломенцев Ю. М. Технологические основы оптимизации процесса обработки деталей на станках. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. М., 1974. - 48 с.

102. Суслов А. Г., Браун Э. Д., Виткевич Н. А. и др. Качество машин. Справочник в 2-х т. М.: Машиностроение, 1995. - 255 с.

103. Суслов А. Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений. / А. Г Суслов, В.П. Федоров, О.А. Горленко, А.О. Горленко, А.Н. Прокофьев, А.В. Тогай, О.Н. Федонин М.: Машиностроение, 2006. -448 с.(27.44 п.л)

104. Суслов А. Г., О.А. Горленко. Экспериментально-статистический метод обеспечения качества поверхности деталей машин: Монография. М. -: Машиностроение-1,2003.- 302с.

105. Томсен Э., Янг Ч., Кобояши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение, 1968. - 504 с.

106. Усов А. М. Рекомендации по выбору накатных роликов. Станки и инструмент, 1976, № 2, - С. 36-37.

107. Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела:

108. Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. Т. 1, 2. -М.: Наука, Главная редакция физ.-матем. лит-ры, 1978.

109. Хейфец С. Г. Аналитическое определение глубины наклепанного слоя. В сб. ЦНИИТмаш. - М.: Машгиз, 1952, кн. 49, С. 7-17.

110. Черненко О. С. Повышение производительности процесса и точности изделий при поверхностном пластическом деформировании на основе совершенствования технологии операций и инструмента. Дисс. . канд. техн. наук. Тольятти, 1987.

111. Чепа П. А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным деформированием. Минск: Наука и техника, 1981. - 128 с.

112. Чоудхури Мд. Н. А. Разработка расчетной модели формирования остаточных напряжений и методики их технологического обеспечения при обработке деталей обкатыванием и выглаживанием. Дисс. . канд. техн. наук. -М.: МАМИ, 1988. 200 с.

113. Школьник Jl. М., Шахов В. И. Технология и приспособления для упрочнения и отделки деталей накатыванием. -М.: Машиностроение, 1964. 184 с.

114. Шнейдер Ю. С. Чистовая обработка металлов давлением. М.; - Л.: Машгиз, 1963.-269 с.

115. Шнейдер Ю. Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1971. - 246 с.

116. Шнейдер Ю. Г. Холодная бесштамповая обработка металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1967. - 352 с.

117. Шнейдер Ю. Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. -СПб.: Политехник, 1998. 414 с.

118. Штаерман И. Я. Контактная задача теории упругости. М.; - Л.: ГИТТЛ, 1949. -183 с.

119. Ярковец А. И., Сироткин О. С., Кравченко Ю. А. Раскатка точных отверстий. -Вестн. машиностр., 1976, № 7, С. 71-73.

120. Ярославцев В. М. Расчет глубины пластически деформированного слоя при обкатке роликом с первоначальным контактом по линии. Изв. вузов. - М.: Машиностроение, 1976, № 6, - С. 151-156.

121. А.с. 944899 Раскатка для обработки отверстий / Е. И. Пятосин, В. В. Волчуга и Е. И. Глазунов. Опубл. в Б. И., 1982, № 27.

122. А. с. 397322. Устройство для обкатки внутренних поверхностей / Т. А. Сактаганский, М. С. Селезнев, И. Г. Булава, Б. А. Искра, В. А. Бурнштейн, В. Д. Красильников, Г. Е. Фридман и Е. И. Носенко. Опубл. в Б. И., 1973, № 37.

123. А. с. 1581566. Устройство для упрочнения деталей наклепом / Г. Г. Крымский, В. Д. Голубенко, В. А. Мосин и С. А. Рябоконь. Опубл. в Б. И., 1990, № 28.

124. А. с. 986757. Устройство для окончательной обработки деталей / Л. Г. Одинцов, Ю. А. Петров, В. В. Корнев, А. А. Козырев и Ю. М. Юханов. Опубл. в Б. И., 1983, № 1.

125. А. с. 591308. Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки / С. Н. Игнатов, В. А. Бауман, А. Е. Кирсанов, В. Ф. Макеев и Я. И. Отений. Опубл. в Б. И., 1978, №5.

126. А. с. 1608032. Устройство для упрочняюще-чистовой обработки / И. Н. Иванов, А. А. Кононенко, И. А. Соломин и Ю. Б. Борисенко. Опубл. в Б. И., 1990, № 43.

127. А. с. 1047668. Инструмент для чистовой обработки тел вращения методом пластической деформации / П. И. Ящерицын, Я. М. Сургунт, А. П. Минаков, Е. Н. Блинов, Ю. К. Голант и В. И. Леушкин. Опубл. в Б. И., 1983, № 38.

128. Справочник машиностроителя в 6 т. Под ред. академика АН УССР С. В. Серенсена. Изд. третье. -М.: Машгиз, 1962. -651 с.

129. Справочник по технической механике. Под общей ред. акад. А. И. Динника. ОГИЗ. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М.:, - Л.: 1949.-734 с.

130. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А. М. Дальского,

131. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. - М. Машиностроение-1, 2001.