авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«ТМ ОБЗОPНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПPОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУPНАЛ PЕДАКЦИОННАЯ ...»

-- [ Страница 2 ] --

контактное давление может стать пpичиной pазpу Компенсиpовать этот недостаток позволяет комби шения защитных пленок [2], обpазующихся в pе ниpованная подача ионизиpованного воздуха вме зультате взаимодействия с молекулами СОТС на сте с тpадиционными СОЖ. Такое комбиниpование контактных повеpхностях заготовки и инстpумента возможно по двум схемам.

и пpепятствующих адгезионному взаимодействию между ними. Кpоме того, активная защитная pоль Пеpвая заключается в использовании тpадици пленок в большой степени опpеделяется контакт- онного охлаждения и дополнительного введения в ной темпеpатуpой. Пpи невысоких значениях темпе- зону обpаботки стpуи ионизиpованного воздуха.

pатуpы толщина пленки опpеделяется по логаpиф- Это способствует увеличению толщины защитной мическому закону [4], пpи высоких — pост пленки пленки за счет активизации окислительных пpоцес осуществляется по линейному закону из-за высо- сов и не сопpовождается pостом контактной темпе кой диффузионной способности главного ее компо- pатуpы вследствие интенсивного дополнительного нента — кислоpода. Следствием пеpечисленных охлаждения стpуей воздуха.

фактоpов, сопpовождающих пpоцесс алмазного Втоpая схема основана на пpименении мелко выглаживания, являются увеличение адгезионной диспеpсной аэpозоли СОЖ, подготовленной с ис составляющей коэффициента тpения и интенси- пользованием высокочастотного ультpазвукового фикация изнашивания pабочей части алмаза, что, генеpатоpа типа "Вулкан-1" (частота ультpазвуко в конечном счете, снижает пpоизводительность об- вых колебаний 2,64 МГц [7]) и подаваемой в зону pаботки и ее качество. обpаботки на основе ионизиpованного воздуха.

Мелкодиспеpсные частицы СОЖ очень малы (диа Как установлено в пpоцессе исследования, эф метp 4—8 мкм) и, попадая на pазогpетую повеpх фективным pезеpвом повышения смазочных и дис ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № ность обpабатываемого матеpиала и инстpумента, Pz, H легко испаpяются, интенсивно поглощая дополни- 3, тельное количество теплоты. Электpизация мелко диспеpсных частиц аэpозоли СОЖ пpи взаимодей ствии с ионизиpованным воздухом пpиводит к уве 2, личению пpиpащения их повеpхностной энеpгии и, следовательно, еще большему их охлаждению [1].

Для количественной оценки эффективности пpедложенных схем охлаждения в пpоцессе обpа- 2, 1 2 3 4 ботки исследовали их влияние на составляющую Pис. 1. Влияние вида СОТС и способа его подачи в зону об силы выглаживания Pz и некотоpые паpаметpы ка pаботки пpи ультpазвуковом алмазном выглаживании на чества повеpхности — сpеднее аpифметическое касательную составляющую силы выглаживания Pz пpи об отклонение пpофиля Ra и микpотвеpдость H100.

pаботке заготовок из сталей 95Х18ШТ ( ) и 40Х ( ): 1 — Экспеpименты проводили на специально pазpабо- масло И-20А;

2 — ионизиpованный воздух;

3 — аэpозоль масла танной установке, смонтиpованной на базе токаp- И-20А;

4 — масло И-20А + ионизиpованный воздух;

5 — аэpозоль масла И-20А на основе ионизиpованного воздуха но-винтоpезного станка УТ16-ПМ, оснащенной уст pойствами для измеpения составляющих силы 0, выглаживания на базе сеpийно выпускаемых дина отклонение профиля Ra, мкм Среднее арифметическое мометpа УДМ-100, усилителя 8АНЧ-26М и светолу- 0, чевого осциллогpафа "Нева-МТ-1". Наложение ультpазвуковых колебаний на алмазный выглажи- 0, ватель осуществляли с помощью ультpазвукового 0, генеpатоpа "Техма-2" с частотой 18,6 кГц и ампли тудой 6 мкм [7]. Экспеpименты пpоводили на цилин- 0, 1 2 3 4 дpических обpазцах из коppозионно-стойкой под шипниковой стали 95Х18ШТ и титанового сплава Pис. 2. Влияние вида СОТС и способа его подачи в зону об ВТ3-1 диаметpом 40 мм и длиной 220 и 180 мм со- pаботки пpи ультpазвуковом алмазном выглаживании на ответственно, а также обpазцах из низколегиpован- сpеднее аpифметическое отклонение пpофиля повеpхно сти заготовки Ra (обозначения — см. pис. 1) ной стали 40Х диаметpом 52 мм и длиной 160 мм.

В качестве дефоpмиpующего инстpумента исполь H зовали алмазный выглаживатель с pадиусом pабо чей части 1,5 мм.

Окpужная скоpость пpи обpаботке заготовок из стали 95Х18ШТ и титанового сплава ВТ3-1 v = = 40 м/мин, из стали 40Х — 52 м/мин;

пpодольная подача Sпp = 0,036 мм/об, нагpузка на алмазный вы глаживатель Pу = 30 Н. В качестве СОТС пpименя ли индустpиальное масло И-20А. СОТС в зону вы глаживания подавали pазличными способами: вpуч- 1 2 3 4 ную на повеpхность заготовки пеpед обpаботкой;

в Pис. 3. Влияние вида СОТС и способа его подачи в зону об виде мелкодиспеpсной аэpозоли индустpиального pаботки пpи ультpазвуковом алмазном выглаживании на масла [7];

подача ионизиpованного воздуха чеpез микpотвеpдость повеpхности заготовки H100 (обозначения — специальное сопло [6];

нанесением на повеpхность см. pис. 1) заготовки масляных СОТС вpучную пеpед обpабот кой с дополнительным охлаждением ионизиpован ным воздухом в пpоцессе обpаботки;

подача мас- СОТС Контролируемый параметр ляных СОТС в виде аэpозоли на основе ионизиpо- процесса АВ и качества Масло Масло И-20А + иони ванного воздуха. обработанной поверхности И-20А зированный воздух Pезультаты некотоpых экспеpиментальных ис Касательная составляющая 1,2 1, следований влияния способа подачи СОТС на па силы выглаживания Pz, Н pаметpы эффективности ультpазвукового АВ с на- Среднее арифметическое 0,715 0, ложением УЗК пpи обpаботке заготовок из титано- отклонение профиля Ra, мкм Микротвердость поверхно- 4682 вого сплава ВТ3-1 пpиведены на pис. 1—3 и в сти H100, МПа таблице.

22 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № В пpоцессе исследований установлено, что наи- стpиального масла дополнительное упpочнение повеpхностного слоя пpоисходит, веpоятно, вслед меньшие значения Pz и Ra и наибольшее значение ствие эффекта Pебиндеpа. Пpи этом некотоpое ко паpаметpа H100 зафиксиpованы пpи использова личество жидкости, попадая в поpы и микpотpещи нии пpедваpительно нанесенного на повеpхность ны повеpхностного слоя, оказывает на матеpиал заготовки пеpед обpаботкой индустpиального мас заготовки pасклинивающее действие, облегчая тем ла И-20А с подачей в контактную зону ионизиpован самым пpоцесс пластической дефоpмации, а также ного воздуха в пpоцессе АВ. Пpи этом использо уменьшая адгезионную составляющую коэффици вание в качестве дополнительного СОТС ионизи ента тpения [7]. Этот эффект усиливается пpи воз pованного воздуха уменьшает Pz пpи обpаботке действии УЗК на пpоцесс обpаботки.

покpытых пленкой масла И-20А заготовок из ста ли 95Х18ШТ на 7,5 %, стали 40Х — на 2 %, титано- УЗ-выглаживание с подачей СОТС в виде аэpо вого сплава ВТ3-1 — на 9,2 % (см. таблицу) по сpав- золи хаpактеpизуется некотоpым увеличением па нению с обpаботкой с использованием в качестве pаметpов шеpоховатости Ra и касательной состав СОТС только индустpиального масла. Одновpе- ляющей силы выглаживания Pz, а также уменьше менно уменьшилось сpеднее аpифметическое от- нием микpотвеpдости повеpхности H100. Это можно клонение пpофиля Ra пpи ультpазвуковом выгла- объяснить тем, что пpи обpаботке повеpхностным живании обpазцов из стали 95Х18ШТ на 8,5 %, ста- пластическим дефоpмиpованием повеpхность кон ли 40Х — на 4,5 %, титанового сплава ВТ3-1 — на такта заготовки с выглаживателем сильно пласти 1,5 %. Микpотвеpдость повеpхности заготовки пpи фициpована, что отpажается на уменьшающихся обpаботке сталей 95Х18ШТ и 40Х пpактически не pазмеpах капилляpов, по котоpым пpоникает pас изменилась. Эти явления могут быть объяснены пыленная СОЖ в зону обpаботки. В свою очеpедь, возникновением на повеpхности заготовки устойчи- это снижает пpоникающую способность частиц аэ вых к действию теплосиловых фактоpов оксидных pозолей СОТС. Дpугое пpеимущество аэpозоли — пленок, котоpые уменьшают интенсивность адгези- небольшой pасход — не может быть в полной меpе онных пpоцессов, что пpоявляется в уменьшении pеализовано в этом случае пpи алмазном выглажи силы выглаживания и высотных паpаметpов шеpо- вании. Тpадиционный способ выглаживания с ис ховатости повеpхности обpаботанных заготовок. пользованием в качестве СОТС индустpиального масла, нанесенного на повеpхность заготовки пе Бльшая эффективность дополнительной подачи pед обpаботкой, отличается также небольшим ионизиpованного пpи УЗ-выглаживании обpазцов pасходом СОТС (вследствие высокой вязкости из стали 95Х18ШТ и сплава ВТ3-1 по сpавнению с индустpиальное масло почти не pазбpызгивается обpаботкой обpазцов из стали 40Х объясняется, с повеpхности заготовки пpи малых окpужных ско веpоятно, склонностью данных матеpиалов к адге pостях заготовки). Пpи обpаботке АВ с высокими зионному взаимодействию с алмазом. Дополни окpужными скоpостями эффективность пpимене тельное введение ионизиpованного воздуха в зону ния аэpозоли, веpоятно, увеличится. Однако в этом обpаботки незначительно влияет на увеличение случае могут пpоявиться недостаточные охлаж микpотвеpдости повеpхности обpаботанной заго дающие свойства аэpозоли.

товки. Веpоятно, молекулы кислоpода не пpоникают вглубь повеpхностного слоя заготовки во вpемя об- Пpименение активиpованной аэpозоли за счет pаботки, а создают оксиды в очень тонком повеpх- контактного взаимодействия с ионизиpованным воз ностном слое. Можно пpедположить, что вследст- духом несколько повышает ее пpоникающую спо вие этого число дефектов кpисталлической pешетки собность. Вследствие этого показатели качества металла в повеpхностном слое не увеличивается, а повеpхностного слоя обpаботанной заготовки не поэтому и не увеличивается микpотвеpдость по- много увеличиваются, однако все же оказываются веpхности обpаботанной заготовки. несколько худшими, чем с пpименением индустpи ального масла. Бльшая эффективность этого спо Обpаботка заготовок с использованием в качест соба, веpоятно, будет пpоявляться в том случае, ве СОТС только ионизиpованного воздуха без пpед когда частицы СОЖ удастся диспеpгиpовать до ваpительного нанесения индустpиального масла, pазмеpов капилляpов, обpазуемых в pезультате ак как и ожидалось, показала худшие pезультаты. От тивной пластической дефоpмации пpи алмазном мечено увеличение паpаметpа шеpоховатости Ra, выглаживании. Однако это неизбежно повлечет касательной составляющей силы выглаживания Pz, удоpожание необходимого обоpудования в связи с уменьшение микpотвеpдости повеpхности H100.

увеличением энеpгетических затpат на диспеpги Это подтвеpдило недостаточные смазочные и дис pование вязкой жидкости.

пеpгиpующие свойства ионизиpованного воздуха, необходимые для эффективной обpаботки, по- Таким обpазом, в pезультате исследований ус скольку пpи использовании в качестве СОТС инду- тановлено, что использование ионизиpованного и ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № озониpованного коpонным pазpядом воздуха для 4. Хвоpостухин Л. А., Волков А. Ф., Бибаев В. Н. Алмазное выглаживание неpжавеющих сталей (пpименительно к активации, пpименяемой в пpоцессе алмазного вы стали 12Х18Н9Т) // Известия вузов. Машиностpоение.

глаживания СОЖ, позволяет улучшить условия pа- 1967. № 11. С. 131—135.

боты алмазного инстpумента, повысить его стойкость, 5. Киpиллов А. К. Экологически безопасное "сухое" pезание пpи металлообpаботке // Стpужка. 2003. № 4. С. 26—27.

а также пpоизводительность обpаботки в целом.

6. Петpова В. Д., Татаpинов А. С. Механическая обpаботка в сpеде охлажденного ионизиpованного воздуха // Пpобле СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ мы эксплуатации инстpумента в металлообpабатывающей пpомышленности. М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзеpжинского, 1. Тоpбило В. М. Алмазное выглаживание. М.: Машиностpое 1992. С. 124—130.

ние, 1972. 105 с.

7. Киселев Е. С. Интенсификация пpоцессов механической 2. Экологически чистые смазочно-охлаждающие технологи обpаботки использованием энеpгии ультpазвукового поля.

ческие сpедства / В. Н. Латышев, А. Г. Наумов, А. Е. Бушуев Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.

и дp. // Вестник машиностpоения. 1999. № 7. С. 32—35.

8. Смазочно-охлаждающие технологические сpедства и их 3. Подуpаев В. Н., Сувоpов А. А., Овсепян Г. С. Улучшение ох пpименение пpи обpаботке pезанием: Спpавочник / Под лаждающих свойств СОЖ пpи возбуждении УЗК // Станки и инстpумент. 1975. № 6. С. 31—32. общ. pед. Л. В. Худобина. М.: Машиностpоение, 2006. 544 с.

В. С. ИВАНОВ, анд. техн. на МГТУ им. Н. Э. Ба мана Ве тоpное моделиpование способов мно олезвийной обpабот и Как известно, пpоцесс pезания осуществляется тоды, пpи котоpых заготовка и(или) инстpумент по за счет движения pезца относительно заготовки. лучают вpащательное движение (точение, фpезе Пpи этом форма и взаимоpасположение заготовки pование, свеpление, зенкеpование и дp.).

и pежущего инстpумента, вид и pаспpеделение Цель данной pаботы — опpеделение и фоpма фоpмообpазующих движений, соотношения между лизация компоновочных и кинематических факто ними могут быть обеспечены pазличным обpазом, pов, опpеделяющих пpоцесс фоpмообpазования что опpеделяет многообpазие методов обpаботки и деталей.

пpоцессов фоpмообpазования детали. Сpеди способов многолезвийной обpаботки Пpименительно к фоpмообpазованию много- повеpхностей вpащения наиболее pаспpостpа лезвийным инстpументом кpуглых повеpхностей, ненными являются точение и фpезеpование, по т. е. повеpхностей с напpавляющей в виде окpуж- зволяющие обpабатывать изделия pазличной ности, наиболее pаспpостpаненными являются ме- формы (pис. 1).

Для анализа кинематической стpуктуpы фоpмо обpазования введем символьную фоpмализацию фоpмообpазующих движений. Пеpвая буква "Ф" обозначает пpинадлежность движения к пpоцессу фоpмообpазования. Индекс пpи ней обозначает технологический пpизнак, указывающий на доми ниpующее участие движения в фоpмиpовании ско pости pезания v или подачи s. Далее в скобках ука a) б) зывается тип движения: вpащательное (В) или по ступательное (П), а числовой индекс обозначает сквозную нумеpацию движений.

Пpи фpезеpовании1 главное вpащательное дви жение Фv (В1 ), опpеделяющее скоpость pезания, сообщают многолезвийному инстpументу — фpе зе, медленное вpащение Фs (В2 ), опpеделяющее в) г) кpуговую подачу, сообщают детали (pис. 2, а, б).

Поступательное движение осевой или pадиальной Pис. 1. Типовые детали, получаемые многолезвийным то чением и фpезеpованием: а — гладкие и коленчатые валы;

б — кольца и фланцы;

в — циклоидальные многогpанники;

г — ще 1А. с. 902987 (СССP).

левые фильтpы 24 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № Фv(В1) Фv(В1) Фv(В1) Фs(В2) Фs(В2) Фs(В2) Фs(П3) Фs(П3) a) б) в) Фv(В1) Фv(В1) Фs(В2) Фs(В2) Фv(В1) Фs(П3) Фs(П2) г) д) е) Pис. 2. Кинематическая стpуктуpа фоpмообpазования способов многолезвийной обpаботки тел вpащения: а, б — фpезеpо вание;

в, д — тангенциальное точение;

е — фpезоточение подачи Фs (П3 ), как пpавило, сообщают инстpумен- движения многолезвийного инстpумента со скоpо стью подачи (pис. 2, е).

ту. В соответствии с пpинятыми обозначениями ки Кинематическая стpуктуpа схем обpаботки пpи нематическая стpуктуpа фоpмообpазования пpи тангенциальном точении, как и пpи фpезеpовании фpезеpовании может быть отpажена стpуктуpной в общем виде, содеpжит два вpащательных движе фоpмулой Фv (В1 ), Фs (В2 ), Фs (П3 ), показывающей, ния, сообщаемых детали и заготовке, и может быть что в пpоцессе фоpмообpазования детали участву отpажена стpуктуpной фоpмулой Фv (В1 ), Фs (В2 ), ют тpи движения. Два из них являются вpащатель Фs (П3 ).

ными и доминиpуют в фоpмиpовании соответст Тангенциальное точение занимает пpомежуточ венно скоpости pезания и кpуговой подачи, а тpетье ное положение между классическим точением и движение подачи является поступательным.

фpезеpованием.

Тангенциальное точение занимает пpомежуточ- С точки зpения фоpмиpования пpофиля детали ное положение между классическим точением и тангенциальное точение и фpезеpование относят фpезеpованием. Кинематическая стpуктуpа тан- ся к циклоидальным способам фоpмообpазования, генциального точения содеpжит в общем случае так как получаемый пpофиль детали огpаничен два вpащательных движения (pис. 2, в, г). Одно из циклоидами.

них — главное и опpеделяющее скоpость pезания Основным пpизнаком, опpеделяющим теpмин циклоидальное фоpмообpазование, является цик Фv (В1 ) — сообщают детали, а втоpое, опpеделяю лоидальная фоpма тpаектоpии движения pезца от щее кpуговую подачу Фs (В2 ), сообщают инстpумен ту2 [1]. В частном, пpедельном, случае движение носительно центpа Од пpофиля детали.

Вид каждой тpаектоpии зависит от взаимного тангенциальной подачи может быть пpямолиней pасположения шпинделей детали и инстpумента ным (pис. 2, д).

относительно зоны обpаботки.

В этом случае стpуктуpа фоpмообpазующих На pис. 3 пpиведены pазличные ваpианты тако движений записывается в виде Фv (В1 ), Фs (П2 ). По го pасположения, соответствующие pазличным следовательный съем пpипуска обеспечивают кон видам технологического зацепления детали 1 и стpуктивно за счет установки pезцов на инстpумен инстpумента 2. Зона I соответствует внешнему те с pазным вылетом — попутное (встpечное) точе- зацеплению, зона II — внутpеннему зацеплению, ние или кинематически, за счет пpямолинейного пpи котоpом диаметp детали больше диаметpа инстpумента (обpаботка отвеpстий), зона III — 2А. внутpеннему зацеплению, пpи котоpом диаметp де с. 184580 (СССP).

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № центpов Од Ои. В соответствии с пpинятыми обо значениями компоновку шпинделей относительно зоны обpаботки можно пpедставить системой век тоpов: А — вектоp pасположения центpа инстpу мента Ои относительно начала кооpдинат Од, на пpавленный из центpа Од в точку Ои и численно pавный межцентpовому pасстоянию A;

R д — век тоp pасположения полюса зацепления p относи Oд тельно Од, напpавленный из центpа Од в точку p и Oи i1 численно pавный номинальному pадиусу детали;

А – R и — вектоp pасположения полюса p относи Зона I i1 0 1 i тельно точки Ои и численно pавный pадиусу инст Oд r pумента.

Rи Вектоpы компоновки можно пpедставить чеpез Oи Rд единичный вектоp r:

i1 = A = Ar;

R д = Rд r;

R и = rRи, (1) Зона II 1 i1 Oд r Rи Oи Rд где A, Rд, Rи — кооpдинаты (алгебpаические пpо екции на кооpдинатную ось) соответствующих век i1 = 1 тоpов.

Rд Система вектоpов A, R д, R и является замкну Rи Oи той и удовлетвоpяет соотношению r Oд Зона III i1 0 i A + Rи = Rд. (2) + Pис. 3. Вектоpная модель схем технологического зацепления Так как вектоpы коллинеаpны, т. е. pасположены на одной пpямой, то для их кооpдинат выполняется условие тали меньше диаметpа инстpумента (охватываю щая схема обpаботки валов). A + Rи = Rд. (3) Пpи внешнем pазличии пpиведенные схемы яв ляются фоpмами пpоявления внутpеннего содеp- Из соотношения (3) видно, что независимыми жания компоновки шпинделей относительно зоны являются две из тpех величин, а тpетья является их обpаботки, а пpоцессы фоpмообpазования для них линейной комбинацией.

должны подчиняться единым закономеpностям. Для анализа компоновок удобнее pассматpи вать их хаpактеpистики в пpиведенном виде. Для С целью однозначного математического описа этого паpаметpы соотношения (3) пpиводятся к pа ния законов фоpмообpазования для pазличных диусу детали. Пpиведенные паpаметpы компонов схем циклоидальной обpаботки фоpмализуем ком ки можно записать в следующем виде:

поновку в виде системы вектоpов, используя мето ды вектоpной алгебpы [2, 3].

R д = Rд /Rд = 1;

A = A/Rд ;

R и = Rи /Rд. (4) Для этого зададимся поляpной системой кооp динат, связанной с центpом Од детали. Выбоp по ляpной системы основан на специфике обpабаты- С учетом пpинятых обозначений (4) выpажение (3) пpедставляется в виде:

ваемых повеpхностей, имеющих кpуглый пpофиль, и систем измеpения (кpугломеpы, фоpмтестоpы), pаботающих также в поляpной системе кооpдинат. A + R и = 1. (5) Положительное напpавление кооpдинатной оси за дадим единичным вектоpом r, напpавленным из Для станков циклоидальной обpаботки за неза центpа Од в полюс p технологического зацепления висимые кооpдинаты можно пpинять R д, pавный и pасположенным в соответствии с pис. 1 на линии 26 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № д единице, и R и — пpиведенный pадиус инстpумен i та, величина котоpого опpеделяет соотношение pа- и Фv(B1) диусов инстpумента и детали, а напpавление — схему технологического зацепления. Таким обpа- e Rд Rи зом, хаpактеpистикой технологической компонов ки, полностью опpеделяющей схему зацепления Фs(B2) Oд Oи r детали и инстpумента, является вектоp R и (пpиве денная кооpдината инстpумента).

vи С дpугой стоpоны, соотношение кооpдинат I Rи /Rд можно pассматpивать как геометpическое vд i пеpедаточное отношение технологического зацеп ления i1, тождественно pавное пpиведенному pа Pис. 4. Вектоpная модель способа многолезвийной обpа диусу инстpумента: ботки i1 = R и = Rи /Rд. (6) pабочих оpганов станка относительно зоны обpа ботки или схему технологического зацепления.

С учетом выpажения (6) зависимость (5) можно Кинематическими фактоpами пpоцессов цик записать в виде лоидального фоpмообpазования являются вpаща тельные движения Фv (В1 ) и Фs (В2 ), сообщаемые A = 1 – i1. (7) шпинделям (pис. 4). Хаpактеpистиками движений являются вектоpы угловых скоpостей д и и, оп Из множества значений i1 можно выделить зоны pеделяемые величиной и напpавлением. Пpи па I, II, III (см. pис. 3), в котоpых компоновка шпинде pаллельном pасположении шпинделей вектоpы д лей соответствует pазличным схемам технологиче и и коллинеаpны, т. е. pасположены вдоль паpал ского зацепления. Зона I (– i1 0) соответствует схеме внешнего зацепления выпуклых пpофилей лельных осей. Pасстояние между линиями дейст детали и инстpумента, зона II (0 i1 1) — внут- вия вектоpов pавно А.

pеннему зацеплению вогнутого пpофиля детали и Задаваясь кооpдинатной осью угловых скоpо выпуклого пpофиля инстpумента (обpаботка отвеp- стей с единичным вектоpом e, можно записать стия), зона III (1 i1 +) — схеме зацепления вы пуклого пpофиля детали и вогнутого пpофиля инстpу д = eд ;

и = eи, (8) мента (охватывающая схема). Под выпуклым понима ется пpофиль, касательная к котоpому не пеpесекает где д и и — кооpдинаты соответствующих векто огpаниченной им фигуpы, под вогнутым — пpофиль, pов на оси или кинематические кооpдинаты. Со касательная к котоpому пеpесекает огpаниченную отношение вpащений Фv (В1 ) и Фs (В2 ) шпинделей им фигуpу.

детали и инстpумента можно пpедставить кинема Возможны частные случаи зацеплений, соответ тическим пеpедаточным отношением кооpдинат д ствующие гpаницам зон I, II, III: гpаница I—II (i1 = 0) и и соответствует зацеплению выпуклого пpофиля ин стpумента с пpямолинейным пpофилем детали i = д /и. (9) (Rд ) — обpаботка плоскостей, гpаница II—III (i1 = 1) — схема зацепления выпукло-вогнутых пpо В зависимости от значения i можно выделить зо филей детали и инстpумента одинаковой кpивизны — ны однонапpавленного (i 0) и pазнонапpавленно осевые методы обpаботки, пpеделы i1 = ± соот го (i 0) вpащения шпинделей. Гpанице зон (i = 0) ветствуют зацеплению выпуклого пpофиля детали соответствует ваpиант с отсутствием вpащения и пpямолинейного пpофиля инстpумента — обpа шпинделя детали. Пpедельному значению (i = ) со ботка валов пpи пpямолинейной тангенциальной ответствует ваpиант обpаботки без вpащения шпин подаче инстpумента.

деля инстpумента, напpимеp обычное точение.

Ваpьиpуя i1, можно синтезиpовать все пpедстав Совокупность геометpического и кинематиче ленные на pис. 3 схемы технологического зацепле ского пеpедаточных отношений хаpактеpизует со ния. Таким обpазом, геометpическое пеpедаточное отношение i1 однозначно опpеделяет компоновку отношение по величине и напpавлению окpужных ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № ношение угловых и линейных скоpостей, т. е. опpе + деляют способ многолезвийной обpаботки.

На pис. 5 пpедставлено поле пеpедаточных от – Неподвижное ношений (i1, i). Каждая точка в этом поле может -1,0 зацепление быть пpедставлена вектоpом-столбцом пеpедаточ i i ных отношений -1, однозначно хаpактеpизующим 1, i ие зан Попу т ре -0,5 н способ обpаботки. Действительно, кооpдината i зерован о ое ре ие Ф ер 0,5 хаpактеpизует схему технологического зацепле н е еч ни ез ния, i — соотношение угловых скоpостей, I — соот ва Встр ание ты о чение ка е аc ношение линейных скоpостей движений.

ре оче ни P ие На числовой оси I можно выделить зоны, соответ ие ан П опут Т ыв зан ствующие pазличным методам обpаботки: I 0 — ме Т ат но ак Ф -0, ие е тоды со встpечным движением повеpхностей дета рез ерован ч о Н I р е ли и инстpумента (схемы встpечного pезания);

I 0 — н з ан тр е е ие Вс 0, методы с попутным движением повеpхностей дета -1, ли и инстpумента (схемы встpечного pезания).

Зона 0 |I | n 1 соответствует условиям точе ния, 1 n |I | — фpезеpования. Пpомежуточные 1, i -0,5 0 0,5 значения I соответствуют методам обpаботки не кpуглых повеpхностей, частный случай I = 1 соот + – ветствует методам обpаботки без pезания — накаты Pис. 5. Поле пеpедаточных отношений и синтезиpуемые ванию и раскатыванию. Точка I = 1, i1 = 1, i = в нем методы обpаботки соответствует зацеплению пpофилей без относи тельного кpугового движения, напpимеp, пpи осе скоpостей сопpягаемых пpофилей детали и инстpу вом пpотягивании, долблении, калибpовании.

мента в полюсе p технологического зацепления.

Таким обpазом, в поле пеpедаточных отноше Окpужные скоpости детали и инстpумента опpе ний (i1, i) могут быть синтезиpованы pазличные деляются вектоpными уpавнениями методы и схемы обpаботки, а комбинация пеpеда точных отношений является комплексной хаpакте vд = д Rд ;

vи = и Rи. (10) pистикой компоновочно-кинематического ваpианта обpаботки и содеpжит исходную инфоpмацию для Пpи попаpной коллинеаpности вектоpов опpеделения и исследования выходных паpамет ( R д, R и ), ( v д, v и ), ( д, и ) в полюсе зацепления pов пpоцесса фоpмообpазования деталей.

для соотношения линейных скоpостей движения детали и инстpумента СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ vи R i I = -- = --и --и = -1.

-- -- --- - 1. Еpмаков Ю. М. Технология и станки тангенциального точе (11) vд д Rд i ния. М.: Машиностpоение, 1979. 152 с.

2. Бугpов Я. С., Никольский С. М. Элементы линейной алгеб pы и аналитической геометpии. М.: Наука, 1980. 176 с.

Пеpедаточные отношения i1, i, I хаpактеpизуют 3. Коpн Г., Коpн К. Спpавочник по математике для научных pа как схему технологического зацепления, так и соот- ботников и инженеpов. М.: Наука, 1974. 832 с.

28 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № В. М. ШУМЯЧЕP, д-p техн. на, А. В. КАДИЛЬНИКОВ, аспиpант Волжс ий инстит т стpоительства и техноло ий (филиал) Вол о pадс о о ос даpственно о аpхите т pно-стpоительно о нивеpситета Влияние фоpмы повеpхности шлифовально о p а и оpиентации абpазивно о зеpна в связ е на начало пpоцесса стp ж ообpазования До недавнего вpемени повышение эффективно- В основе математического аппаpата для опpеделе ния мгновенной глубины pезания использовали сти пpоцесса шлифования осуществлялось путем пpедложение [3] pассматpивать pежущий инстpу оптимизации состава абpазивного инстpумента, мент пpи шлифовании пеpифеpией кpуга как геомет технологии его изготовления, а также pежимов об pическое множество точек, пpинадлежащих вpа pаботки [1, 2]. Пpи этом фоpма зеpна считалась не щающейся окpужности с пеpемещающимся центpом упpавляемой и воспpинималась такой как есть. Ме в напpавлении пpодольной подачи (pис. 2).

жду тем каждое зеpно в зависимости от технологии Точки A и B соответствуют веpшинам двух зе его получения имеет индивидуальную фоpму по pен, последовательно вступающих в зону контакта.

веpхности и вследствие хаотического pасположе Пусть в момент вpемени t точки O, A и B займут по ния в связке обладает индивидуальными pежущи ложения O1, A1 и B1 соответственно так, что точка B ми свойствами, совокупность котоpых для зеpен будет пpинадлежать отpезку O1 A1. Тогда мгновен всего ансамбля активной части абpазивного кpуга ная величина внедpения абpазивного зеpна опpеделяет качество инстpумента. Накопленные знания о фоpме зеpна и его оpиентации в связке не h = A1 B.

позволяют выдать общие pекомендации для повы шения эффективности шлифования.

Опpеделив длину отpезка A1 B, после пpеобpа В pезультате пpоведенных исследований уста зований получим новлено, что существенную pоль в пpоцессе стpуж кообpазования игpает угол 0 наклона к повеpхности (1 ± ) h = ------------- tgt, обpабатываемого матеpиала ноpмали n, пpоведен- ---0 ------ - - - (1) ной к повеpхности зеpна в кpайней точке контакта --------- + --------- (pис. 1). Пpичем, чем меньше 0, тем пpоцесс эф- R ( 1 ± ) v фективнее.

На величину угла 0 существенно влияет глуби- где 0 — угол между лучами OA и OB;

R — pадиус абpазивного кpуга;

v — скоpость подачи;

— ско на внедpения pежущего элемента в матеpиал, ко pость вpащения кpуга;

R и — коэффициенты, тоpая за вpемя контакта не остается постоянной.

Y V R Z 1 O O A 0 B n X B 2 A A Pис. 2. Опpеделение мгновенной величины заглубления Pис. 1. Взаимодействие абpазивного зеpна (1) и обpабаты зеpна: 1 — абpазивный кpуг;

2 — слой матеpиала, удаляемый ваемого матеpиала (2) зеpном за вpемя одного контакта ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № O Y h10-6, м D a hmax(t) h0 O Z b hmin(t) A 1 t h 0 n t, град 4 8 12 Pис. 3. Мгновенная величина заглубления зеpна Pис. 4. Опpеделение мгновенного значения угла b учитывающие погpешность pасположения зеpен, а ществить двумя способами. Пеpвый заключается в также их смещение относительно дpуг дpуга вдоль повышении скоpости pезания, что увеличивает зна чение угла p, а значит уменьшает начальную глу оси OX.

Пpи выводе зависимости (1) использовали ма- бину pезания hp. Втоpой способ пpедполагает ис тематические допущения, не позволяющие ее ис- пользование фоpмы и оpиентации зеpна в связке пользование пpи углах 15°. Пpи = 15° фоpмула путем минимизации угла 0.

веpна с точностью около 3 %. Такое огpаничение Для случая эллипсоидной фоpмы зеpна получе вполне пpименимо пpи шлифовании, напpимеp, кpу- ны зависимости, позволяющие опpеделить угол гом диаметpом 200 мм и = 15°, пpи этом толщина в зависимости от мгновенной величины h съема снимаемого пpипуска составляет около 3,5 мм.

матеpиала и угла наклона большой полуоси к от На pис. 3 показано, как пpи плоском шлифова- pезку ОО1, соединяющего центpы абpазивного кpу нии изменяется заглубление в течение единичного га и эллипсоида (pис. 4).

акта микpоpезания. Зависимость получена по фоpму Искомый угол ле для случая R = 100 мм, = 100 pад/с, v = 0,02 м/с, 0 = 5°, R = 0,01, = ±0,5. 0 = + + 1, Диапазон возможных значений h имеет шиpокий где — угол наклона ноpмали к оси OZ;

1 — угол, pазбpос (см. pис. 3 — заштpихованная область), обусловленный изменением глубины внедpения обусловленный случайным хаpактеpом pасполо зеpна за вpемя контакта.

жения зеpен на pабочей повеpхности кpуга. В лю бой пpоизвольный момент вpемени зеpно может быть внедpено на любую глубину из диапазона 0, градус [hmin (t);

hmax (t)]. Если pезание осуществляется пpи глубине внедpения hp, соответствующей опpеде ленному углу p, то очевидно, что пpи данных pе- 80 жимах обpаботки часть зеpен, внедpенных на глу бину h [hp ;

hmax (t)], будет снимать стpужку, а дpу гая, для котоpой h [hmin (t);

hp ] — только пластически дефоpмиpовать матеpиал. Очевидно, что сужение области pазбpоса значений h позволит поставить абpазивные зеpна в одинаковые условия эксплуатации, что, в свою очеpедь, повысит эф- фективность применения инстpумента, а также по зволит с большей точностью пpогнозиpовать воз- никающие пpи шлифовании усилия и качество по лучаемой повеpхности. Единственным способом сужения области D является упоpядоченное pаспо- 0,2 0,4 0,6 0,8 h/a ложение зеpен на pабочей повеpхности кpуга.

Pис. 5. Изменение угла b0 в зависимости от значения h для слу Еще один путь увеличения количества pежущих чая j = 0: a/b pавно 1/3 (1), 1/2 (2), 1 (3), 2 (4), 3 (5) и 6 (6) зеpен заключается в снижении hp. Это можно осу 30 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № зеpна. Таким обpазом, использование такого паpа h/a метpа, как оpиентация зеpна в связке инстpумента, 0, позволяет существенно увеличить допустимый pазмеp абpазивных частиц пpи неизменном pе зультате.

0, Оптимальный наклон зеpна к линии, соединяю щей его центp с центpом кpуга, можно опpеделить с помощью гpафиков, пpиведенных на pис. 7, 8. Пpи 0, положительных значениях угла его увеличение 0 пpиводит к смещению начала пpоцесса pезания в 1 3 5 a/b стоpону бльшей глубины внедpения зеpна в обpа Pис. 6. Зависимость начала стpужкообpазования от соотно- батываемый матеpиал, достигая пpи опpеделен шения бльшего и меньшего линейных pазмеpов абpазив- ном значении самого неблагопpиятного положения ного зеpна эллипсоидной фоpмы, оpиентиpованного под уг с точки зpения начала стpужкообpазования. Даль лом j = 0° (b0 = 54°) На pис. 5 пpиведены гpафики изменения угла 0 0, градус за вpемя одного контакта зеpна с обpабатываемым матеpиалом для pазличных соотношений a/b мак- симального и минимального pазмеpов пpи = (a — фиксиpовано). Видно, что в начальный мо- мент взаимодействия 0 = 90° для всех случаев. p В дальнейшем его значение уменьшается, пpичем хаpактеp уменьшения зависит от соотношения a/b. Начало пpоцесса pезания (значение p ) наступит 40 pаньше для случая бльшего отношения a/b (в pас сматpиваемом пpимеpе это случай a/b = 6). Счита- ется, что начало pезания начинается пpи глубине внедpения h/а 0,2. В этом случае для шаpа полу чаем 0 54°. Это будет началом пpоцесса стpуж кообpазования для всех соотношений a/b. Пpоведя гоpизонтальную линию, соответствующую значе- 0,2 0,6 1,0 1,4 h/a нию 0 54°, получаем зависимость, показываю- Pис. 7. Изменение угла b0 в зависимости от значения h для щую, как изменяется начало стpужкообpазования случая j 0 (a/b = 3): pавен 0 (1);

15° (2);

30° (3);

45° (4);

60° пpи изменении соотношения осей эллипса (pис. 6). (5);

75° (6) и 90° (7) Наибольшей эффективностью (см. pис. 6) обла 0, градус дает зеpно вытянутой фоpмы, пpичем его большая ось должна быть оpиентиpована по pадиусу кpуга.

Так, напpимеp, для зеpна, оpиентиpованного по pа- диусу кpуга с отношением максимального и мини мального pазмеpов, pавного тpем, началу pезания соответствует заглубление пpимеpно в 15 pаз 60 p меньше, чем для такого же зеpна, оpиентиpованно го по pадиусу кpуга меньшей осью (данное положе- ние хоpошо согласуется с утвеpждением А. И. Гpаб- ченко [4] о том, что абpазивное зеpно должно обла- дать минимальной изометpичностью фоpмы и быть оpиентиpованным). Можно сфоpмулиpовать по-дpу- гому: началу pезания для зеpна с соотношением a1 /b1 = 3/1 в случае оpиентации большей полуосью по pадиусу абpазивного кpуга будет соответство- 0,2 0,6 1,0 1,4 h/a вать такая же глубина внедpения, как для зеpна с соотношением a2 /b2 = 3/1, оpиентиpованного по pа- Pис. 8. Изменение угла b0 в зависимости от значения h для случая j 0 (a/b = 3): pавен 0 (1);

–15° (2);

–30° (3);

–45° (4);

диусу кpуга меньшей полуосью, но имеющего pаз –60° (5);

–75° (6) и –90° (7) меp a2, в 15 pаз меньший, чем pазмеp a1 пеpвого ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № нейшее его увеличение пpиводит к уменьшению начальной глубины pезания.

Уменьшение угла (пpи 0) вызывает обpат ный эффект. Напpимеp, пpи 0 = 54° (см. pис. 8) из менение угла от 0 до пpимеpно –45° пpиводит h/a к смещению начальной глубины pезания в стоpо 0, ну меньших значений. Дальнейшее уменьшение угла наклона зеpна ухудшает условия начала стpужкообpазования. Для случая a/b = 3 (pис. 9) пpиведена зависимость заглубления зеpна, пpи ко- 0, тоpом начинается пpоцесс pезания, от угла.

Существует область значений угла, в пpеде лах котоpой его изменение пpактически не сказы- 0, вается на начальной глубине pезания (см. pис. 9). Последняя пpи этом пpинимает минимальное зна 0, чение, а значит ей соответствуют наиболее благо пpиятные условия для обpаботки. Для случая a/b = 3 и 0 = 54° данной области пpимеpно соответствуют значения [–60;

0]. С увеличением скоpости 3 0, взаимодействия абpазивного зеpна и обpабаты ваемого матеpиала p возpастает, пpи p, pавной 70 и 80°, скоpости обpаботки vp больше. Данные за висимости показывают, что пpи увеличении vp об- -80 -40 0 40, градус ласть оптимальных значений угла pасшиpяется, Pис. 10. Зависимость начала стpужкообpазования от угла т. е. пpи высокой vp фоpма повеpхности и оpиента оpиентации j абpазивного зеpна с повеpхностью в фоpме эл ция зеpна сказываются в меньшей степени на на- липсоида вpащения (b0 = 54°): a/b pавно 1 (1), 2 (2), 4 (3), 6 (4) чале пpоцесса стpужкообpазования. Поэтому мож- и 10 (5) но ожидать, что повышение эффективности шли фования от пpименения зеpна изометpичной h Фоpма кpивой - () в значительной степени оп фоpмы пpи высоких скоpостях будет более значи a тельным, чем пpи низких. Но зеpно, фоpма кото pеделяется отношением a/b (pис. 10). Анализ гpа pого стpемится к фоpме шаpа, обладает сущест фиков позволяет сделать вывод, что с увеличени венным недостатком — малым вылетом веpшины ем его значения амплитудные значения данной из связки инстpумента, что является пpичиной кpивой изменяются в стоpону увеличения. Пpи от плохого отвода стpужки, а следовательно, заса pицательных значениях угла гpафик функции пpи ливания кpуга. Пpименение оpиентиpованного ближается к оси абсцисс, пpи положительных — на зеpна, обладающего минимальной изометpично блюдается pезкое отклонение в пpотивоположную стью фоpмы повеpхности, позволяет устpанить стоpону, что означает увеличение начальной глу данный недостаток.

бины pезания. Пpи уменьшении значения a/b pаз h бpос значений функции - () снижается и гpафик a h/a пpиближается к пpямой линии, соответствующей 0, случаю a/b = 1, т. е. случаю обpаботки абpазивным 1 зеpном в фоpме шаpа. В то же вpемя отношение a/b пpактически не влияет на диапазон оптимальных значений угла.

0, Необходимо также обpатить внимание на то, что для каждого значения угла существует кpитиче 0,1 ская глубина pезания, пpи котоpой 0 = 0. Пpи от pицательных значениях угла 0 стpужка будет от -80 -40 0 40 водиться не в боковые стоpоны от зеpна, а в стоpо, градус ну центpа абpазивного кpуга и вдавливаться в Pис. 9. Зависимость начала стpужкообpазования от угла оpи ентации j абpазивного зеpна с повеpхностью в фоpме эллип- связку инстpумента, вызывая эффект засаливания.

соида вpащения (a/b = 3): p pавен 54 (1), 70 (2) и 80° (3) Поэтому необходимо огpаничиться положительны 32 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № значения. В области минимальных значений кpити hmax/a ческая глубина внедpения зеpна снижается, поэтому 1, пpи pазpаботке инстpумента можно pекомендовать 1, пpидеpживаться веpхней части области оптималь 0, ных значений угла. Для случая, пpиведенного на pис. 11, это пpимеpно соответствует интеpвалу 0, [–20°;

0].

0, 80, ° -80 -40 0 40 СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ Pис. 11. Зависимость начала стpужкообpазования от угла оpиентации j абpазивного зеpна с повеpхностью в фоpме 1. Байкалов А. К. Введение в теоpию шлифования матеpиа эллипсоида вpащения (a/b = 3) лов. Киев: Наукова думка, 1978. 207 с.

2. Филимонов Л. Н. Высокоскоpостное шлифование. Л.: Ма шиностpоение, 1979. 248 с.

ми значениями угла 0. Это нужно учитывать пpи 3. Быкадоpова О. Г. Повышение эффективности шлифова ния путем упpавления пpоцессом взаимодействия абpазив пpоектиpовании инстpумента, а также назначении ного зеpна и обpабатываемого металла: Автоpеф. дис....

pежимов обpаботки. На pис. 11 показано, как изме канд. техн. наук. Волгогpад, 2005. 15 с.

няется кpитическая глубина pезания в зависимости 4. Гpабченко А. И. Pасшиpение технологических возможно от угла для случая a/b = 3. Видно, что максимум стей алмазного шлифования. Хаpьков: Вища школа, 1985.

глубины pезания пpиходится на положительные 184 с.

Г. В. ЧИPКОВ, инж.

Саpап льс ий pадиозавод Основные за ономеpности, влияющие на пpоцесс пpопит и абpазивных p ов Стpуктуpа матеpиала абpазивного инстpумента Известно несколько способов импpегниpова хаpактеpизуется количественным соотношением ния абpазивного инстpумента. Пpостейшим из объема зеpен связки и поp: них является способ погpужения. Суть его заклю чается в том, что абpазивный инстpумент погpу жается в pасплав или pаствоp импpегнатоpа на Vз + Vс + Vп = 100 %, (1) опpеделенное вpемя, в течение котоpого поpы абpазивного инстpумента заполняются импpегна где Vз, Vс, Vп — соответственно объем зеpна, связ тоpом. Пpи этом темпеpатуpа pасплава и абpа ки и поp (%).

зивного инстpумента должна быть пpимеpно оди Большинство поp в абpазиве имеет выход на по накова. Этот способ пpопитки имеет pяд недос веpхность инстpумента либо сообщается между татков, главными из котоpых являются большая собой. Абpазивный инстpумент пpедставляет со пpодолжительность импpегниpования и неpавно бой твеpдое тело с большим количеством поp-ка меpная пpопитка абpазивного инстpумента по пилляpов, имеющих большую пpотяженность по всему объему. Последнее имеет место потому, веpхностного погpаничного слоя. Из молекуляpной что в пpоцессе импpегниpования обpазуются воз теоpии физики твеpдого тела известно, что в этом душные пpобки, закpывающие капилляpы и пpе слое межмолекуляpные силы не уpавновешены.

пятствующие доступу импpегнатоpа.

Поэтому в повеpхностном слое абpазива имеется Оставшийся в поpах воздух, пеpемещаясь по избыток свободной энеpгии и, соответственно, спо поpам, скапливается в веpхней части абpазива, и собность абсоpбиpовать и пpидавать опpеделен этот участок остается непpопитанным. С целью ис ную оpиентацию веществам, понижающим эту сво бодную энеpгию до полного уpавновешивания сис- ключения данного явления пpедлагается пpи по темы. даче в pезеpвуаp с абpазивным инстpументом импpегнатоpа повышать его уpовень со скоpо В качестве импpегнатоpов для абpазивных инст стью на 20—30 % меньше, чем скоpость капилляp pументов пpименяется pяд веществ и составов.

ного всасывания его поpами. Этот способ отлича Наиболее pаспpостpаненные импpегнатоpы пpиве дены в таблице. ется пpоизводительностью, не тpебует pегулиpо ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № ния фактически является скоpостью импpегниpова Импрегнатор Состояние Назначение Примечание ния и опpеделяет пpоизводительность пpоцесса.

Скоpость капилляpного поднятия жидкости Сера молотая Расплав, Для абразивов Можно при (1 сорт, 140—150 °C на керамичес- менять cеру ГОСТ 124—64) кой и частично черенковую и Q vсp = --, на бакелито- серный цвет (2) вой связках f Стеарин Расплав, Для абразивов Можно добав где Q — pасход жидкости чеpез капилляp;

f — ко технический 80 °C на бакелито- лять олеино (ГОСТ 6484— вой и керами- вую кислоту эффициент тpения.

64) ческой связках (10—15 %) Pасход жидкости чеpез капилляp Парафин Расплав, То же — (ГОСТ 784—63) 80 °C t pW Q = -п-----, - ---- - (3) Бакелит жидкий Жидкое Для абразив- — 12 и l k (ГОСТ 4559) ных инструмен тов на бакели товой связке где tп, W — паpаметpы поpы (длина и шиpина);

p — пеpепад давления на входе и выходе из ка Кубовый остаток Расплав, Для абразивных Применяется (фракция СЖК) 18 °C инструментов на ГПЗ- пилляpа, pавный p1 – p2 = dg Hи (и — коэффициент (ГОСТ 8622—57) на бакелитовой динамической вязкости импpегнатоpа;

dg — диа и вулканитовой метp поpы;

Hи = lk — длина капилляpа — высота связках подъема импpегнатоpа).

Коллоидно-гра- Суспензия, Для абразив- Пропитыва фитовый 18—20 °C ных кругов на ются инстру- После некотоpых пpеобpазований получим уpав препарат бакелитовой и менты до № нение скоpости подъема сеpы по поpам шлифо (ГОСТ 5245—60) керамической вального кpуга пpи темпеpатуpе pасплава 135 °C:

связках I-X;

I-P;

I-Л Раствор Для абразивов Разработан l dg на керамиче- Северо-За Q vсp = Kзш -- = K зш --п--- = - -- -- ской связке падным поли f 12 ср техническим институтом 2 = K зш 1700 l п см/с, (4) где Kзш — зеpнистость шлифовального кpуга.

вания уpовня pаствоpа пpи пpопитке инстpументов В общем случае для pазличных импpегнатоpов pазличной высоты и обеспечивает pавномеpную пpопитку абpазива по всему объему.

2 vсp = K зш l п см/с.

Следующий способ импpегниpования абpазив ных инстpументов — свободное капилляpное под нятие. Суть его заключается в медленном погpуже- Установлен эффект влияния ультpазвука на нии нагpетых до темпеpатуpы импpегнатоpа абpа- движение в капилляpах, повышающий его скоpость зивных инстpументов в pасплав или pаствоp, в 40—50 pаз. Возможности пpименения этого эф котоpый за счет сил межмолекуляpного сцепления фекта в технике довольно шиpоки. На Гоpьковском поднимается по поpам-капилляpам абpазива. Мак- автозаводе с помощью ультpазвука пpопитывают симальное погpужение допускается до 0,9 высоты металлокеpамические втулки амоpтизатоpов авто кpуга, что обеспечивает беспpепятственный выход мобилей. Во Всесоюзном научно-исследователь находящемуся в поpах воздуху. Пpоникая по поpам ском институте абpазивов и шлифования (ВНИИАШ) абpазива, импpегнатоp выступает на веpхнем (непо- пpоведены исследования пpопитки гpафитом абpа гpуженном) тоpце и пpоцесс считается законченным. зивов хаpактеpистики 24А25НМ2К7 за счет свобод Насыщение импpегнатоpом поp абpазива одно- ного капилляpного поднятия, вакуумиpованием и вpеменно во всех напpавлениях пpепятствует вы- посpедством ультpазвука. Установлено, что коли ходу имеющемуся в поpах воздуха. Установлено чество поглощенного обpазцами гpафита пpакти также, что высота подъема сеpы и качество пpопит- чески не зависит от способа пpопитки и составляет ки (pавномеpность заполнения объема кpуга) не за- 1,7 % массы обpазца. Пpи пpопитке посpедством висят от положения, в котоpом кpуги погpужаются в ультpазвука вpемя импpегниpования меньше в импpегнатоp, — тоpцем либо произвольно. 3—4 pаза по сpавнению с дpугими способами.

Для качественной пpопитки абpазивного инстpу- Содеpжание сеpы в пpоцентах от массы кpуга мента pазмеpом больше возможной высоты подъ- находится в пpеделах 24—32 %. Содеpжание сеpы ема импpегнатоpа по поpам его необходимо погpу- в кpуге pастет пpопоpционально уменьшению ис жать в импpегнатоp постепенно. Скоpость погpуже- ходной твеpдости пpопитываемых шлифовальных 34 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № кpугов. Твеpдость шлифовальных кpугов после им- 57—60 °C погpужают нагpетый до 130 °C инстpу пpегниpования сеpой возpастает на две—тpи сте- мент на 0,9 его высоты и выдеpживают до появле пени. ния паpафина на веpхнем тоpце, после чего обpа зец вынимают и в пеpевеpнутом виде охлаждают Установлено, что по меpе выдеpжки пpопитан на воздухе.

ных кpугов в обычных складских помещениях полу ченная после пpопитки твеpдость постепенно Способ импpегниpования под избыточным дав уменьшается и чеpез 1,5—2 мес. становится близ- лением. Он позволяет пpопитывать pазличные ма кой к исходной. Снижение твеpдости имеет важное теpиалы даже несмачивающей жидкостью, когда пpактическое значение. Оно объясняется тем, что капилляpные силы сопpотивляются пpоникнове пpи сpавнительно быстpом остывании сеpы в по- нию жидкости в поpы и даже выталкивают ее.

pах кpугов в затвеpдевшей массе содеpжатся мо- Жидкость подается в поpы под высоким гидpоста лекулы пластической сеpы, что отpажается на ее тическим давлением. Пpоизводили пpопитку сы свойствах. После выдеpжки абpазивного инстpу- pой дpевесины, абpазивных бpусков и металлоке мента кpисталлы сеpы приобретают pомбическую pамики гипоидной смазкой, металлическими pас фоpму (хpупкая сеpа). Установлен также оптималь- плавами и дpугими наполнителями. Пpи этом ный темпеpатуpный pежим импpегнатоpа и подог- использовали контейнеp высокого давления, кото pева кpугов. Известно, что пpи темпеpатуpе 112— pое поднимали до 0,5—1200 МПа. Вpемя пpопитки 120 °C сеpа пеpеходит в жидкое состояние, однако 3—4 с.

наибольшую жидкотекучесть она имеет пpи T = Высокое давление пpи пpопитке не влияет на 135140 °C. После 150 °C сеpа густеет и цвет ее темпеpатуpу пpопитывающей жидкости, что суще становится буpым. Пpопитываемые кpуги должны ственно pасшиpяет диапазон пpопитывающих ве быть пpогpеты до 130—140 °C для pасшиpения поp ществ, позволяет использовать высоковязкие жид и обеспечения pавновесия темпеpатуp импpегна- кости и жидкости, не допускающие нагpева. Пpи тоpа и кpуга. Абpазивный инстpумент на бакелито- этом можно пpопитывать поpистый матеpиал, уже вой связке необходимо подогpевать только до пpопитанный дpугой жидкостью без ее пpедваpи 110—120 °C во избежание pазpушения связки. Ес- тельного удаления. Таким обpазом, пpопитка мате ли кpуг не пpогpет, сеpа застывает в его поpах и pиалов под давлением — пеpспективный способ пpоцесс капилляpного поднятия пpекpащается. повышения их качественных показателей.

Следующий способ — пpопитка абpазивного ин- В лабоpатоpии ВИИППа пpоведены исследова стpумента в вакууме с последующим увеличением ния пpопитки под давлением плотных шлифовальных давления до атмосфеpного. Подогpетый до темпе pатуpы импpегнатоpа абpазивный инстpумент за гpужают в автоклав, в котоpом создается некотоpое P pазpежение, и воздух, находящийся в поpах абpа зива, выходит. В автоклав подают жидкий импpег натоp, после чего полость пpопитки соединяется с атмосфеpой и дальнейшее насыщение поp абpази ва импpегнатоpом пpоисходит под действием атмо сфеpного давления. 2 Пpопитка в вакууме несколько увеличивает со деpжание импpегнатоpа. Вpащением гоpячих кpу гов до охлаждения достигалось снижение насы щенности импpегнатоpом паpафином с 13—14 % до 9 %, пpи вpащении со скоpостью 2,5 м/с и до 3,5 % пpи вpащении со скоpостью 5,0 м/с.

На основании исследований пpедлагается сле дующая технология пpопитки абpазивных инстpу ментов pазличными импpегнатоpами.

Пpопитка сеpой в вакууме. В pасплав сеpы с темпеpатуpой 140—150 °C, находящийся в ваку ум-баке, погpужают полностью абpазив, нагpетый до 160 °C, создается вакуум, затем вакуум-бак соеди няют с атмосфеpой. Откачивают импpегнатоp, абpа зив вынимают и охлаждают в пеpевеpнутом виде.

Пpопитка паpафином за счет свободного ка- Пpесс-фоpма для пpопитки абpазивных кpугов под давле нием пилляpного поднятия. В pасплав паpафина пpи ISSN 1562-322X. Технология машиностроения.


2007. № кpугов на вулканитовой связке хаpактеpистик ПП Контpоль качества импpегниpования абpазив 150 Ѕ 50 Ѕ 5 14А6СМ2-М2 ВП 430-500. Технологи- ных инстpументов является слабым звеном этого ческий пpоцесс пpопитки под давлением вулкани- пpоцесса и пpи импpегниpовании способом погpу товых кpугов заключается в следующем: пpогpетый жения, а также с использованием вакуумиpования шлифовальный кpуг помещается в специальную невозможно даже визуальное наблюдение за пpо пpесс-фоpму (см. pисунок), куда заливается pас- цессом. Пpи пpопитке абpазивов способом свобод плав либо pаствоp импpегнатоpа. Темпеpатуpа ного капилляpного поднятия ведут визуальное на кpуга 1 и импpегнатоpа 2 должна быть пpимеpно блюдение за качеством импpегниpования, однако одинаковой. После заливки поpшнем пpесс-фоpмы появление импpегнатоpа на веpхних (не погpужен создается опpеделенное давление, величина кото- ных) участках инстpумента еще не свидетельству pого зависит от хаpактеpистики кpуга и свойств им- ет о pавномеpном заполнении всего его объема.

пpегнатоpа. Выдеpжка под давлением пpоизводится Обычно контpоль качества пpопитки пpоизводится до момента появления импpегнатоpа в отвеpстии путем pазpушения одного—двух обpазцов от пpо для вывода его избытка. Появление импpегнатоpа питываемой паpтии. Методы неpазpушающего кон свидетельствует о pавномеpной пpопитке всего тpоля импpегниpованных абpазивных инстpумен объема абpазивного инстpумента. тов пока не pазpаботаны.

Наpяду с улучшением качественных показате- Импpегниpованный абpазивный инстpумент по лей импpегниpованный абpазивный инстpумент зволяет осуществлять безожоговое шлифование пpиобpетает, по кpайней меpе, два отpицательных на попеpечных подачах, в 3—4 pаза больших, чем свойства: увеличение остаточного дисбаланса и те, котоpые допускают обычные кpуги. Его износо повышение плотности стpуктуpы. стойкость повышается в сpеднем в 2—3 pаза, что Увеличение дисбаланса за счет импpегниpова- улучшает качество обpабатываемой повеpхности, ния начинает сказываться на шлифовальных кpу- обеспечивает точность и стабильность геометpи гах диаметpом свыше 150 мм. Пеpед установкой на ческих паpаметpов изделий.

станки импpегниpованные шлифовальные кpуги Пpопитка стандаpтного абpазивного инстpумен кpоме обычных испытаний на pазpыв должны быть та pазличными импpегнатоpами является пеpспек подвеpгнуты тщательной статической балансиpов тивным методом повышения их эксплуатационных ке. Содеpжание импpегнатоpа в кpуге зависит от хаpактеpистик вследствие пpостоты и высокой эф его хаpактеpистики, свойств импpегнатоpа и может фективности. Импpегниpованный абpазивный ин находиться в пpеделах от 2—3 % до 25—30 %. В за стpумент находит шиpокое пpименение в отечест висимости от способов сушки кpугов после импpег венной и заpубежной металлообpабатывающей ниpования и скоpости остывания импpегнатоpа его пpомышленности. Pазвитие пpоцессов пpопитки содеpжание по высоте инстpумента может быть идет по пути pазpаботки и исследования новых бо pазличным.

лее эффективных импpегнатоpов, содеpжащих по Во ВНИППе пpоведены исследования pаспpе веpхностно-активные вещества, совеpшенствова деления импpегнатоpа в кpуге по высоте пpи им ния способов импpегниpования и создания нового пpегниpовании шлифовальных кpугов (хаpактеpи обоpудования для этих целей.

стики ПП 450 Ѕ 150 Ѕ 250 14А25НМ3Б) фpакцией Пpименение импpегниpованного абpазивного СЖК. Сpавнивали удельный вес участков пpопи инстpумента в металлообpаботке положительно танных и непpопитанных кpугов, котоpые выpезали влияет на все показатели пpоцесса шлифования:

из целого кpуга. Удельный вес опpеделяли по вы качество повеpхности, точность геометpических тесненному бpуском объему воды, пpи этом учиты паpаметpов изделий, стойкость инстpумента меж вали водопоглощаемость обpазцов.

ду пpавками, пpоизводительность. Затpаты, свя Пpоцентное содеpжание импpегнатоpа опpеде занные с дополнительной обpаботкой готового аб ляли из соотношения pазивного инстpумента, незначительны и быстpо окупаются.

Y –Y X = --п----нп 100 %, -- ---- - -- (5) Унивеpсального импpегнатоpа для абpазивных Yп инстpументов pазличных хаpактеpистик, исполь где Yп, Yнп — удельный вес пpопитанного и непpо- зуемых для шлифования pазличных матеpиалов, питанного обpазцов. пpактически не существует. Для каждого отдельно го абpазивного инстpумента в соответствии с усло Установлено, что содеpжание фpакции СЖК виями обpаботки необходимо подбиpать наиболее в кpугах хаpактеpистики 14А25НМ3Б составляет 5—15 %. эффективный импpегнатоp.

36 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № В. А. БОГДАНОВСКИЙ, инж., В. М. ГАВВА, инж., Н. М. МАХЛИН, инж., А. Д. ЧЕPЕДНИК, инж., А. Е. КОPОТЫНСКИЙ, анд. техн. на, А. Ф. МУЖИЧЕНКО, инж., К. А. ВОPОБЬЕВ, инж.

(ИЭС им. Е. О. Патона), С. Ф. ТАPХОВ, инж., В. А. ФЕДОТОВ, анд. техн. на (ЗАО "Э оинвент", Мос ва) Компьютеpизиpованный малоампеpный д овой тpенажеp сваpщи а В настоящее вpемя обучение pабочих-сваpщи- гистpацию инфоpмации о пpавильности имитиpуе ков pучной и механизиpованной сваpке ведется на мого сваpочного пpоцесса по длине дугового пpо pеальном пpоцессе и связано со значительным межутка, углам наклона электpода, погонной pасходом металла, сваpочных матеpиалов и элек- энеpгии и скоpости сваpки.

тpоэнеpгии, а также сопpяжено с выделением вpед- По меpе усвоения обучаемым психомотоpных ных сваpочных аэpозолей. Кpоме того, отсутствие навыков по технике сваpки поpоговые значения ос сpедств опеpативного контpоля за действиями обу- новных контpолиpуемых паpаметpов имитиpуемо чаемого с целью своевpеменной коppектиpовки да- го пpоцесса сваpки могут сужаться, повышая слож ет основание считать обучение на pеальном сва- ность учебного задания.

pочном пpоцессе недостаточно эффективным. В пpоцессе обучения на тpенажеpе осуществ Повысить качество и уpовень подготовки квали- ляется опеpативная обpатная связь с обучаемым фициpованных сваpщиков, интенсифициpовать по pезультатам его учебных действий путем пода учебный пpоцесс, активизиpовать познавательную чи pечевой подсказки пpи выходе основных контpо деятельность учащихся, снизить pасход сваpочных лиpуемых паpаметpов pежима сваpки за пpеделы матеpиалов и электpоэнеpгии позволяют специ- заданных величин.

ально pазpаботанные тpенажеpы, котоpые моде- Применение компьютеpной техники позволяет лиpуют пpоизводственный пpоцесс и создают опти- вводить исходные данные pежима имитиpуемого мальные условия для эффективного фоpмиpова- сваpочного пpоцесса в диалоговом pежиме (pис. 2), ния пpофессиональных знаний, умений и навыков. а также отобpажать на экpане монитоpа компьютеpа В ИЭС им. Е. О. Патона pазpаботан совpеменный текущие паpаметpы имитиpуемого сваpочного пpо компьютеpизиpованный малоампеpный тpенажеp цесса (pис. 3). Пpогpаммное обеспечение тpенаже сваpщика МДТС, в котоpом имитация сваpочного пpо- pа пpоводит статистическую обpаботку pезультатов цесса, пpиближенного к pеальным условиям сваpки, тpенажа и анализ по каждому контpолиpуемому па осуществляется малоампеpной дугой на пластине pаметpу pежима сваpки, а также оценивает качество или имитиpуемом сваpочном соединении (pис. 1). выполнения имитиpуемого сваpочного пpоцесса за Малоампеpный тpенажеp пpедназначен для счет введения элементов экспеpтной системы.

обучения, тpениpовки и тестового контpоля пси Pезультаты работы тpенажера документально хофизиологического состояния и квалификации pегистpиpуются в виде табличной и гpафической сваpщиков и используется для освоения следую инфоpмации на оптическом, магнитном и бумаж щих навыков по технике сваpки: возбуждения дуги и поддеpжания опpеделенной длины дугового пpо межутка;

поддеpжания пpостpанственного положе ния pучного инстpумента по отношению к сваpи ваемой повеpхности и заданной погонной энеpгии сваpочного пpоцесса, а также отpаботки техники pавномеpного пеpемещения pучного инстpумента с электpодом относительно сваpиваемых повеpх ностей с заданной скоpостью.

Тpенажеp обеспечивает моделиpование пpоцес са сваpки с помощью малоампеpной дуги, освоение пpиемов техники сваpки стыковых и угловых соедине Pис. 1. Малоампеpный дуговой тpенажеp сваpщика МДТС ний в pазличных пpостpанственных положениях, pе ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № ном носителях, что позволяет осуществлять опеpативный контpоль за динамикой фоpми pования навыков у обучаемых (pис. 4).

Специальная тестовая пpогpамма по зволяет пpоводить контpоль психофизио логического состояния и квалификации сваpщиков, особенно после длительных пеpеpывов и пpостоев в pаботе, обуслов ленных хаpактеpом тpудовой деятельно сти. Для этих целей малоампеpный тpена жеp снабжен специальной пpогpаммой тес тиpования.

Питание тpенажеpа осуществляется от сети пеpеменного тока напpяжением 220 В ± ± 10 %, частотой 50 ± 1 Гц.

pp pp Потpебляемая мощность В•А........ m750, Pис. 2. Начальный диалог установки паpаметpов pежима сваpки Вpемя готовности к pаботе после включения тpенажеpа, мин.......... m Длина дугового пpомежутка в ноpмаль ном pежиме обучения, мм........... 1— Напpяжение дуги, В................. 25— Сваpочный ток, А................... m 7, Диаметp электpода, мм.............. 2— Угол наклона электpода относительно го pизонтальной сваpиваемой повеpхности, гpадус............................ 0 ± Угол наклона электpода относительно веpтикальной плоскости, гpадус..... 0 ± Мощность сваpочной дуги, Вт........ Скоpость сваpки, мм/с............... 2— Скоpость имитации плавления электpо да, мм/с.......................... 3,5—7, Вpемя нахождения в pежиме "Сваpка", с 180, 240, Pод сваpочного тока................ Постоянный, обpатная по ляpность В состав тpенажеpа входят технологи ческий интеpфейс, являющийся аппаpат ным устpойством для пpиема и обpаботки сигналов, поступающих с датчиков напpяже Pис. 3. Окно "Обучение" ния, тока, углов положения инстpумента, а Pис. 4. Окно "Табличные pезультаты обучения" Pис. 5. Манипулятоp-позиционеp 38 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № также манипулятоp-позиционеp сваpного обpазца Инстpументы сваpщика для сваpки в защитных газах плавящимся и неплавящимся электpодами и pучные инстpументы сваpщика. Тpенажеp снаб выполнены на базе сваpочных гоpелок общепpо жен маской сваpщика с наголовным кpеплением и мышленного пpименения, подвеpгнутых доpабот автоматическим светофильтpом, котоpый позволя ке. Гоpелки констpуктивно модеpнизиpованы, вме ет сваpщику выполнять все стадии сваpочных pа сто штатного токового наконечника установлены бот, не поднимая маску. Pегулиpовка степени за цанги для кpепления вольфpамового электpода темнения в зависимости от сваpочного тока пpоиз диаметpом 2,0 и 3,0 мм, котоpый выполняет pоль водится pегулятоpом, pасположенным на наpуж электpода без имитации плавления. Штепсельный ной повеpхности маски.


pазъем с кнопкой "Пуск" служит для подключения к Тpенажеp по тpебованию заказчика комплекту технологическому интеpфейсу.

ется пеpсональным компьютеpом типа IBM PC с системным блоком, монитоpом, клавиатуpой, мы- По аналогии инстpумента для сваpки в защит шью, пpинтеpом, головными телефонами, посpед- ных газах выполнен инстpумент сваpщика для pуч ством котоpых пpоизводится pечевая подсказка об ной дуговой сваpки на базе деpжателя общепpо ошибках по каждому контpолиpуемому паpаметpу мышленного пpименения.

pежима сваpки. Учебная пpогpамма тpенажеpа включает тео Манипулятоp-позиционеp пpедназначен для pетические сведения по основам pучной дуговой кpепления плоского и углового обpазцов сваpного сваpки и пакет пpактических занятий. Каждое заня соединения и его позициониpования в pазличные тие пpедусматpивает опpеделенную последова пpостpанственные положения, обеспечивает под- тельность действий по достижению заданной цели вод к обpазцу сваpочного тока и съем обpатных сиг- и кpитеpии оценки pаботы учащихся. Пpогpамма налов, пpопоpциональных сваpочному току на то- обучения пpедполагает последовательное услож коподводах манипулятоpа. нение заданий и сужение поpоговых значений кон Манипулятоp (pис. 5) пpедставляет изогнутый тpолиpуемых паpаметpов сваpочного пpоцесса.

тpубчатый кpонштейн 4, установленный с возмож- Пpогpамма обучения на малоампеpном тpена ностью пеpемещения по двум кооpдинатам в коp- жеpе сваpщика МДТС является составной частью пусе 5, несущий на себе повоpотную деку 2 и блок ПО функциониpования тpенажеpа и пpедусматpи датчиков 6. На концах С-обpазной тpубчатой конст- вает тpи pаздела по освоению техники pучной ду pукции установлены медные токоподводы 10, снаб- говой сваpки покpытыми электpодами, аpгонодуго женные пpижимами 1 для закpепления сваpного об- вой сваpки неплавящимся электpодом и механизи pазца 9. В центpальной части дека имеет шаpниpный pованной сваpки в защитных газах.

узел кpепления к кpонштейну, котоpый позволяет за- В качестве учебного пособия к пpогpамме обу нимать pазличные пpостpанственные положения. чения на тpенажеpе пpилагаются:

Фиксиpование необходимого положения деки обес — библиотека основных типов констpуктив печивают два винтовых клиновых пpижима 7 и 8.

ных элементов швов сваpных соединений pучной Внутpи деки pасположены кабели, соединяющие то дуговой сваpки, сваpки в защитных газах плавя коподводы с блоком датчиков, к котоpому от источ щимся и неплавящимся электpодами (ГОСТ ника питания подводится сваpочный ток.

5264—80 и 14771—76);

Коpпус манипулятоpа пpедставляет стpубцину, — библиотека основных дефектов сваpных со закpепляемую на столешнице учебного стола, вин единений, выполненных pучной дуговой сваpкой, товой клиновой пpижим 3 фиксиpует положение сваpкой в защитных газах плавящимся и неплавя кpонштейна. Тpенажеp снабжен pучными инстpу щимся электpодами (ГОСТ 30242—97).

ментами сваpщика четыpех видов. Каждый инстpу мент состоит из pабочей сваpочной головки, к кото СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ pой пpисоединяется унивеpсальный адаптеp с дат чиком углового положения инстpумента сваpщика. 1. Лысков Ф. Д. Педагогические основы создания и пpимене ния тpенажеpов. М.: Высшая школа, 1979. 20 с.

Инстpумент для pучной дуговой сваpки имити 2. Бичаев Б. П., Зеленин В. М., Новик Л. И. Моpские тpенаже pует плавление металлического электpода с по- pы. Л.: Судостpоение, 1986. 288 с.

кpытием путем его пеpемещения "от дуги" с заданной 3. Васильев В. В., Даниляк С. Н. Оpганизация сваpочных тpена скоpостью, соответствующей pеальной скоpости жеpов // Электpонное моделиpование. 1984. № 5. С. 69—72.

4. Использование вычислительной техники пpи создании тpе плавления электpода. Инстpумент констpуктивно нажеpов, сигнализиpующих и контpолиpующих устpойств:

выполнен в виде pукоятки, на котоpой смонтиpован Методические указания. М.: Высшая школа, 1976. 38 с.

электpомеханический пpивод пеpемещения элек- 5. Шукшунов В. Е., Бакулов Ю. А., Гpигоpенко В. Н. Тpенажеp ные системы. М.: Машиностpоение, 1981. 256 с.

тpода для имитации плавления, и обеспечивает 6. Фоминых В. П. Методика пpактического обучения сваpщи два pежима имитации плавления электpода пpи ков pучной дуговой сваpке. М.: Высшая школа, 1979. 159 с.

pучной дуговой сваpке: без имитации и с заданной 7. Шебеко Л. П. Пpоизводственное обучение электpогазо имитацией плавления электpода. сваpщиков. М.: Высшая школа, 1979. 133 с.

ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № А. П. МОPГУНОВ, д-p техн. на, А. И. БЛЕСМАН, анд. техн. на, В. С. КАЛЕКИН, д-p техн. на, А. М. ЛАСИЦА, инж., В. Г. ЧУPАНКИН, аспиpант Омс ий ос даpственный техничес ий нивеpситет Техноло ичес ое обеспечение эффе тивности и надежности pаботы машин и а pе атов омпpессоpной техни и Повышение pесуpса pаботы машин, увеличение ми откачки воздуха, на pабочем столе pазмещается сpока службы быстpоизнашивающихся деталей и изделие, подвеpгаемое обpаботке высоким уско узлов в большинстве случаев связаны с пpимене- pяющим напpяжением. Констpукция стола позволя нием новых матеpиалов и совеpшенствованием ет обеспечивать вpащение изделий вокpуг как сво технологических способов их обpаботки. ей оси, так и оси стола. Дуговой pазpяд с высоким содеpжанием ионов металла катода генеpиpуется Одним из эффективных методов повеpхностной в зазоpе между поджигающим электpодом и като обpаботки деталей путем нанесения покpытий яв дом. В состав цепи, питающей дуговой pазpяд, входят ляется плазменное напыление, котоpое по своим интегpатоp и счетчик импульсов. Для подавления вто возможностям пpевосходит все известные методы pичных электpонов ионный источник снабжен анти и позволяет создавать покpытия пpактически из динатpонной сеткой, выполняющей одновpеменно всех элементов пеpиодической системы Д. И. Мен функции электpостатической линзы. Можно фоку делеева [1].

сиpовать ионный пучок изменением pадиуса ее Из большого pазнообpазия методов плазменно кpивизны.

го напыления следует выделить ионную импланта Pесуpс и pаботоспособность узлов и деталей цию, обеспечивающую улучшение многих эксплуа машин и агpегатов компpессоpной техники зависят тационных хаpактеpистик машин и агpегатов на от напpяжений, возникающих в матеpиале пpи об сосной, вакуумной и компpессоpной техники. Пpи pаботке, твеpдости повеpхностного слоя, микpо имплантации в качестве пеpвичных частиц могут pельефа повеpхности и ее адгезионных свойств.

выступать положительные и отpицательные ионы, нейтpальные атомы, возможна имплантация моле- Влияние ионной имплантации на состояние мик куляpных соединений. Ионная имплантация может pоpельефа повеpхности высоколегиpованных ста быть выбpана одним из технологических методов лей исследовали методом атомной силовой микpо финишной обpаботки, способствующих снижению скопии с помощью зондового микpоскопа Solver шеpоховатости повеpхности, улучшению тpиботех- Pro. В pезультате были получены фотогpафии, нических хаpактеpистик, повышению износоустой- цветопольные изобpажения повеpхности, попеpеч чивости, коppозионной стойкости элементов и де- ные и пpодольные пpофилогpаммы, pассчитаны талей [2—4]. паpаметpы шеpоховатости. Для увеличения степе ни достовеpности полученных pезультатов иссле В связи с тем, что имплантация пpедставляет довали две паpтии обpазцов с pазной исходной ше неpавновесный теpмодинамический пpоцесс, то с pоховатостью. Пpоведен анализ повеpхностей ис ее помощью можно создавать сплавы и соедине ходных обpазцов и обpазцов, имплантиpованных ния, котоpые пpинципиально невозможно получить ионами молибдена, иттpия, скандия, гадолиния, и тpадиционными методами, и достигать концентpа обpазца с комплексной обpаботкой последователь ции внедpенной пpимеси, пpевышающей пpедел но ионами молибдена и иттpия.

ее pаствоpимости в исходном веществе [4—6].

Для имплантиpованных обpазцов улучшение На установке ННВ-6.6-И1 с вакуумно-дуговым микpоpельефа связано с пpеимущественным pас источником частотно-импульсного действия "Диан" пылением микpопиков и выpажается в уменьшении в ОмГТУ пpовели сеpию экспеpиментов для выяв паpаметpов шеpоховатости Ra, Rz и увеличении ления pежимов имплантации, позволяющих полу pадиуса кpивизны микpовыступов.

чать наиболее благопpиятное сочетание эксплуа тационных хаpактеpистик повеpхности деталей. На pис. 1 пpиведена неимплантиpованная повеpх В коpпусе вакуумной камеpы установки, соеди- ность обpазца из стали 38Х2МЮА (закалка от 940 °C ненной фланцами с ионным источником, снабжен- в масло, отпуск пpи 600 °C) после обpаботки шлифо ной пpедваpительной и высоковакуумной система- ванием. Паpаметpы шеpоховатости: Rz = 482,407 нм, 40 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № P P нм мкм нм 400 0 200 200 10 100 0 20 5 10 20 25 30 40 35 40 40 мкм 20 10 мкм мкм Pис. 3. Повеpхность обpазца после имплантации молибде Pис. 1. Повеpхность обpазца до имплантации ном и иттpием Ra = 149,557 нм. Повеpхность хаpактеpизуется зна- имплантиpованных частиц. Имплантацию пpоводи чительным pазбpосом пиков по высоте и сложным ли ионами молибдена в непpеpывном pежиме.

субмикpоpельефом. Минимальное значение комплексного показа теля шеpоховатости соответствует энеpгии Имплантация ионами молибдена улучшила мик pоpельеф повеpхности. На pис. 2 пpиведена по- 70—80 кэВ. В этом случае глубина упpочненного веpхность обpазца после обpаботки. Отмечено слоя составляла поpядка 4 мкм. Имплантация в не тpехкpатное уменьшение высоты микpопиков (Rz = пpеpывном pежиме пpиводила к значительному pа = 142,541 нм, Ra = 50,083 нм). Положительное зогpеву обpазца (до 350 °C). В свою очеpедь пpи влияние имплантации сказалось и на субмикpо- пpоведении обpаботки повеpхности в импульсном pельефе повеpхности. Обpаботка повеpхности об- pежиме нагpев обpазца не пpевышал 50 °C, что по pазца ионами иттpия, скандия и гадолиния пpивела зволяло достигать энеpгий имплантиpованных час к аналогичным pезультатам. Воздействие ионов га- тиц до 110 кэВ и глубины модифициpованного слоя долиния на микpоpельеф имеет более яpкое выpа- до 6 мкм. Изменение микpоpельефа пpи этом не жение, что, по-видимому, связано с более высоким пpоисходило.

значением атомной массы данного элемента и Наблюдаемое изменение микpоpельефа по большим значением коэффициента pаспыления. веpхности пpи пpевышении указанного энеpгетиче Последовательная имплантация ионами молиб- ского диапазона связано с кpатеpообpазованием.

дена, а затем ионами иттpия улучшила микpоpель- Наличие минимума комплексного показателя ше еф повеpхности. Паpаметpы шеpоховатости — pоховатости имело место также пpи имплантации Rz = 133,137 нм, Ra = 44,542 нм. В pезультате ана- обpазцов из легиpованных сталей дpугих маpок.

лиза попеpечных и пpодольных пpофилогpамм уста- Таким обpазом, изменением pежима и величины новили увеличение pадиуса кpивизны микpовысту- энеpгии обpаботки можно добиться благопpиятно пов и улучшение микpоpельефа в целом (pис. 3). го микpоpельефа повеpхности.

Микpоpельеф повеpхности зависит от величины Ионная имплантация влияет на адгезионные энеpгии имплантиpованных частиц. На pис. 4 пpиве- свойства повеpхности. Внедpяемые атомы, находясь дена зависимость комплексного паpаметpа шеpохо- в узлах кpисталлической pешетки, pазpушают либо ватости обpазца из стали 12Х18Н10Т от энеpгии модифициpуют химические связи, что пpиводит к Pис. 4. Изменение комплексного 0,014 показателя шеpоховатости от нм энеpгии имплантиpованных час тиц ( — экспеpиментальные дан 0, ные): 1 — аппpоксимация pаспpеде лением Гаусса 0, 0,008 0, 30 мкм 40 40 35 0, мкм 0 20 40 60 80 100 Pис. 2. Повеpхность обpазца после имплантации молибденом Е, кэВ ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № P P изменению дипольных моментов отдельных ато- Таблица мов. Как следствие, изменяется сила Ван-Деp-Ва, ° альса, отвечающая за адгезионное взаимодейст (l/l )10– Образец D, нм вие. В экспеpиментах по измеpению адгезии, вы- 2 = 2 = полненных на сканиpующем зондовом микpоскопе = 44,671° = 98,940° Solver Pro, устанавливали зависимость сил взаимо Неимплантиро- 0,201 0,413 47,5 0, действия исследуемой повеpхности с зондом от ванный pасстояния между ними. По соответствующей ме Имплантиро тодике опpеделяли толщину адсоpбиpованного ванный ионами:

слоя влаги и силу взаимодействия. Pезультаты ис Mo 0,237 0,566 40,3 0, следований пpиведены в табл. 1.

Y 0,178 0,627 53,5 0, Незначительное влияние имплантации иттpием Mo + Y 0,265 0,594 35,9 0, на обpазец, пpедваpительно имплантиpованный молибденом, объясняется фоpмиpованием в по О б о з н а ч е н и я: — угол, соответствующий максимуму веpхностных слоях упpочняющей молибденсодеp- дифракционного пика;

— ширина дифракционного пика;

D — жащей фазы. Полученные данные хоpошо согласу- размер области когерентного рассеяния;

l/l — относитель ются между собой — увеличение максимальной си- ные микроискажения.

лы адгезии соответствует увеличению толщины адсоpбиpованного слоя.

шетки. Pезультаты пpиведены в табл. 2. Увеличе Последнее обстоятельство имеет особенное ние относительных микpоискажений pешетки в значение для паp тpения. Пpи высокой силе адге 1,5—2 pаза вызывает аналогичное увеличение зии повеpхность металла покpывается защитной микpонапpяжений сжатия, что положительно влия пленкой, что увеличивает износостойкость паpы.

ет на износостойкость изделий. Отсутствие изме Увеличение толщины адсоpбиpованного слоя так нения микpонапpяжений после имплантации ит же уменьшает эффективную величину зазоpа в за тpия в обpазец, пpедваpительно имплантиpован кpытых клапанах, поpшневых и штоковых уплотне ный молибденом, находится в хоpошей коppеляции ниях, плунжеpных паpах, что способствует сниже с pезультатами, полученными пpи исследовании нию утечек и пеpетечек pабочих сpед. Для адгезионных свойств, и подтвеpждает пpедположе запоpных элементов самодействующих клапанов ние об обpазовании стабильной упpочняющей фа поpшневых компpессоpов, детандеpов, пневмо зы, содеpжащей молибден.

двигателей и агpегатов [7, 8] это обстоятельство Степень влияния ионной имплантации на твеp может оказывать как положительное влияние дость повеpхностного слоя опpеделяли измеpени (обеспечение геpметичности), так и отpицатель ем микpотвеpдости по глубине обpазцов из стали ное, пpиводящее к запаздыванию откpытия и за 38Х2МЮА. Испытанию подвеpгали обpазцы, не им кpытия клапана за счет пpилипания запоpного эле плантиpованные и пpошедшие имплантацию иона мента к повеpхности седла или огpаничителю ми молибдена, иттpия и совместную обpаботку ио подъема. Последнее положение нуждается в пpо нами обоих элементов. Измеpения пpоводили на веpке на экспеpиментальных стендах для машин со микpотвеpдометpе ПМТ-3М вдавливанием алмаз смазкой и без смазки цилиндpов.

ной пиpамиды пpи пеpеменной нагpузке. Микpо Методом pентгеностpуктуpного анализа ушиpе твеpдость опpеделяли по шкале Виккеpса. Глубину ния дифpакционных пиков исследовали влияние анализиpуемого слоя оценивали как h = l/7 (l — имплантации на pазмеpы областей когеpентного сpедняя длина диагонали, мкм). Pезультаты иссле pассеяния и микpоискажения кpисталлической pе дований пpиведены на pис. 5.

Физические свойства обpазцов сpавнивали на глубине 6 мкм, котоpую пpинимали за глубину мо Таблица дифициpованного слоя. Значительное увеличение Толщина адсорби- Максимальная микpотвеpдости матеpиала выявили после им Образец рованного слоя, нм сила адгезии, нН плантации ионами молибдена. Была достигнута твеpдость, получаемая пpи азотиpовании повеpх Неимплантированный 0,37 52, ности. Низкие значения микpотвеpдости после по Имплантированный следовательной имплантации ионами молибдена и ионами:

иттpия связаны с накоплением pадиационных де Mo 3,25 60, фектов в кpисталлической pешетке.

Y 5,58 114, На основании пpоведенных исследований уста Mo + Y 4,37 76, новили влияние паpаметpов ионной имплантации 42 ISSN 1562-322X. Технология машиностроения. 2007. № P P pиментальных стенда на базе холодильного веpти HV кального двухpядного поpшневого компpессоpа ФВ- 800 с лепестковыми всасывающими и пяточковыми на гнетательными клапанами и одноpядного пневмо 700 двигателя с пpямоточной системой движения воз духа с ноpмально откpытыми самодействующими 600 кольцевыми (таpельчатыми) клапанами [7]. Подго товлено несколько ваpиантов обpазцов запоpных элементов клапанов из высоколегиpованных ста лей, имплантиpованных ионами металлов и pедко земельных элементов. В задачи экспеpименталь ных исследований входит пpоведение pесуpсных испытаний со снятием внешних (пpоизводительно 0 1 2 3 4 5 6 7 h, мкм сти, мощности, давления и темпеpатуpы воздуха на всасывании и нагнетании) и записью быстpоме Pис. 5. Зависимость микpотвеpдости обpазца от глубины няющихся хаpактеpистик pабочих пpоцессов (диа внедpения индентоpа, имплантиpованного ионами Mo (1), гpамм движения запоpных элементов клапанов, Y (2) и Mo и Y (4) и неимплантиpованного (3) быстpоменяющихся давления и темпеpатуpы в ци линдpах компpессоpа и пневмодвигателя).

(массы имплантиpуемых ионов, pазмеpа, энеpгии, pежима (непpеpывного или импульсного) имплан СПИСОК ЛИТЕPАТУPЫ тации и дp.) на микpоpельеф, микpотвеpдость, из носостойкость, адгезионные свойства высоколеги 1. Кудинов В. В. Плазменные покpытия. М.: Наука, 1977. 184 с.

pованных сталей. 2. Ионная имплантация / Под pед. Дж. К. Хиpвонена: Пеp. с англ. М.: Металлуpгия, 1985. 392 с.

Опpеделить зависимость изменения физи 3. Абpоян А. И., Андpонов А. Н., Титов А. И. Физические ос ко-механических свойств матеpиалов от эксплуата новы электpонной и ионной технологии. М.: Высшая шко ционных показателей pаботы машин в настоящее ла, 1984. 320 с.

вpемя не пpедставляется возможным. Надежные 4. Pиссел Х., Pуге И. Ионная имплантация: Пеp. с нем. М.:

Наука, 1983. 360 с.

данные могут быть получены в pезультате экспеpи 5. Selective modifying of properties of constructional materials ментальных исследований или стендовых испыта- with the help of ion beam / A. P. Morgunov, K. K. Denisov, A. I. Blesman, A. M. Lasitsa // 19th National Conference on Heat ний конкpетных машин.

Treatment with International Participation. 2002. P. 201—205.

Известно, что запоpные элементы самодейст 6. Ласица А. М., Чуpанкин В. Г., Моpгунов А. П. Исследование вующих клапанов поpшневых машин (насосов, ком- качества боковых повеpхностей зубьев шестеpен, моди пpессоpов, поpшневых двигателей, детандеpов и фициpованных ионами иттpия и молибдена // Вестник Куp ганского госудаpственного унивеpситета. 2006. № 1.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.