Ростов-На-Дону, Ростовская область, Россия
УДК 621.9 Обработка резанием (снятием стружки).Резка (разделительные операции без образования стружки).Дробление и измельчение.Обработка листового материала.Изготовление резьбы и т.д. Способы (технология), инструменты, машины и приспособления
Рассмотрены методы поверхностного пласти-ческого деформирования и предложена обоб-щенная модель технологической системы для отделочно-упрочняющей динамической обра-ботки поверхностным пластическим деформи-рованием. На основе анализа состояния вопро-са и перспектив развития метода многокон-тактной виброударной обработки предложен алгоритм модернизации многоконтактного виброударного инструмента. Представлена схема инструмента для упрочняющей обра-ботки отверстий, обозначены основные направления эволюции инструмента.
ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕ-ФОРМИРОВАНИЕ, МНОГОКОНТАКТНЫЙ ВИБРОУДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, МОДЕР-НИЗАЦИЯ, АЛГОРИТМ, МИКРОРЕЛЬЕФ.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Эксплуатационные свойства деталей машин во многом определяются качеством их поверхности и поверхностного слоя. В настоящее время существует достаточно обширный перечень методов окончательной обработки деталей, формирующих требуемые значения показателей качества их поверхностного слоя. Особое место среди них занимают методы упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), отличающиеся большим разнообразием схем и формируемых при их использовании параметров качества поверхности и поверхностного слоя деталей. В связи с этим весьма актуальным является поиск решений задач, обеспечивающих расширение технологических возможностей этих методов, модернизации конструкции инструментов и устройств для их реализации. Целью исследования является выявление узких мест одного из таких методов, а именно, многоконтактной виброударной обработки и определение путей ее развития и оптимизации, в том числе на основе обобщённой модели технологической системы обработки динамическими методами поверхностного пластического деформирования.
Методы обработки поверхностным пластическим деформированием [1] делятся на две основные группы: статические (обкатывание, дорнование и др.) и динамические (чеканка, дробеструйная обработка, виброударная обработка [2], многоконтактная виброударная обработка и др.). Каждая из этих разновидностей обработки ППД имеет свои недостатки и достоинства, а также свою область применения. Расширение технологических возможностей таких методов возможно различными путями, в том числе, изменением конструкции инструмента с целью адаптации её к конкретным условиям обработки и к конструктивным особенностям деталей (включая параметры упрочнения и допуски на них), а также проектированием специальной технологической оснастки.
При динамических методах обработки ППД сила воздействия деформирующих тел на обрабатываемую поверхность деталей является величиной переменной, она изменяется в каждом цикле деформации от некоторого минимального (определяемого, в основном, наличием или отсутствием предварительного натяга) до некоторого максимального значения (определяемого, по большей части, видом обработки, характеристиками технологической системы и режимом обработки).
К динамической упрочняющей обработке ППД относится достаточно большое число методов, в том числе:
– виброударная обработка (ВиУО);
– вибрационная ударно-импульсная обработка (ВиУИО);
– центробежно-ротационная упрочняющая обработка (ЦРУО);
– многоконтактная виброударная обработка (МКВиУО);
– дробеструйная обработка (ДО);
– пневмодинамическая обработка (ПДО);
– гидродробеструйная обработка (ГДО);
– ротационная обработка (РО);
– чеканка и др.
Многоконтактная виброударная обработка [3, 4] относится к классу динамических методов ППД. Первоначально МКВиУО была предназначена для упрочняющей обработки наружных поверхностей деталей. Впоследствии этот метод был распространен и для решения других задач.
Структура многоконтактного виброударного инструмента (МКВиУИ) полностью соответствует схеме, представленной на рисунке 1 [8]. Одна из первых классических схем инструмента представлена в Авторском свидетельстве [9]. В качестве энергоносителя первоначально использовался воздух под давлением 0,49 МПа, в качестве источника ударных импульсов использовался молоток клепальный КМП (с энергией удара (Дж) и частотой ударных импульсов (Гц) в зависимости от модели молотка, Дж/Гц: 42/2,5, 5/37, 10/23). Также использовались электромолотки. Постепенно конструкция инструмента изменялась [10, 11, 12, 13 и др.].
На рисунке 1 представлена базовая схема МКВиУИ. Инструмент включает пучок круглых стержней, зафиксированных в нерабочем состоянии с помощью специального цангового зажима, волновод в виде среды стальных закаленных шлифованных шаров и боек, расположенные в корпусе. В качестве силового привода (преобразователя энергии) используются пневмо- или электромолотки клепальные. Среда стальных шаров, обладающая псевдотекучестью, позволяет обрабатывать фасонные поверхности детали и обеспечивает контакт каждого индентора с упрочняемой поверхностью.
1. Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения. ГОСТ 18296-72. М. : Государственный комитет стандартов, 1972.
2. Бабичев, А. П. Основы вибрационной технологии. - Ростов н / Д, 1999.
3. Влияние условий многоконтактной виброударной обработки на формирование микрорельефа поверхности обрабатываемой детали. Сборник трудов научно-технической конференции «Современные тенденции развития инструментальных систем и металлообрабатывающих комплексов» / Прокопец Г. А. [и др.]. г. Ростов-на-Дону, изд. ДГТУ, 2022. - С. 141-145.
4. Аксенов, В. Н. Совершенствование процесса отделочно-упрочняющей обработки многоконтактным виброударным инструментом с учетом ударно-волновых явлений. Дис. … канд. техн. наук, Ростов н / Д, 2000. - 193 с.
5. Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики. ГОСТ 24773-81.
6. Прокопец, Г. А. Формирование частично регулярного микрорельефа многоконтактной виброударной обработкой / Прокопец Г. А., Прокопец А. А. // Упрочняющие технологии и покрытия, 2022. Т. 18, № 1 (205). С. 14-17.
7. Энергетический подход к проектированию эффективных технологий упрочнения ППД свободнодвижущимися инденторами. / Лебедев В. А. [и др.]. // Упрочняющие технологии и покрытия. № 5 (101), 2013. - С. 6-12.
8. А. с. 1230808. СССР Устройство для поверхностной отделочно-упрочняющей обработки деталей / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев, В. А. Самадуров, М. А. Сергеев ; заявл. 21.01.1985 ; опубл. 15.05.1986.
9. А. с. 1539051 СССР. Устройство для поверхностной отделочно-упрочняющей обработки деталей / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев, М. А. Сергеев, Ю. А. Семыкин ; заявл. 21.03.1988 ; опубл. 30.01.1990.
10. Патент на изобретение RUS 2025261. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей / Бабичев А. П., Бабичев И. А., Прокопец Г. А. ; заявл. 1992.04.14 ; опубл. 1994.12.30.
11. Патент на полезную модель RU 165507 U1. Устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра / Бутенко В. И. , Бабичев А. П., Гусакова Л. В ; заявл. 11.11.2015 ; опубл. 10.07.2016.
12. А. с. 1280394 СССР. Устройство для упрочнения внутренних поверхностей деталей / А. П. Бабичев, Н. М. Оськин, С. Б. Крашеница, И. А. Бабичев, М. А.Тамаркин, А. Б. Коровайко ; заявл. 24.07.1985 ; опубл. 30.01.1987.
13. Патент : Шарико-стержневой упрочнитель модернизированный (ШСУМ). А. П. Бабичев, П. Д. Мотренко, Н. С. Коваль, А. П. Чучукалов ; заявл. 10.09.2012 ; опубл. 20.04.2014.
14. Проектирование технологических процессов обработки шарико-стержневым упрочнителем с учетом обеспечения их надежности / Тамаркин М. А. [и др.]. Ж. : Упрочняющие технологии и покрытия, 2020. Т. 16, № 2 (182). Изд. "Инновационное Машиностроение". С. 74-77.
15. Шевцов, С. Н. Методика расчета конструктивных элементов многоконтактного виброударного инструмента ШСУ / Шевцов С. Н., Аксенов В. Н. Холоденко Н. Г. - ДГТУ, Вопросы вибрационной технологии. 2000. - С. 39-46.
