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 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 9 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 6 ] --

виде графика зависимости ks zso,cp zs f (c) Для удобства пользования данную закономер ность представим уравнением на рис. 2, поскольку небольшая (менее 15 %) o o разница в значениях z s( x ) и z s( t ) позволяет гово- k s 1 5,3c 5,8c 2. (4) а б Рис. 1. Типовые эпюры осевых (а), тангенциальных и радиальных (б) остаточных напряжений в полых валах после их обкатки роликами Рис. 2. Зависимость превышения глубин залегания остаточных сжимающих напряжений над их значениями, найденными по распределению твердости, от характеристики с поло сти вала: точками 1, 2 и 3 обозначены данные работ [1], [2] и [3] соответственно жащих к наружной поверхности вала слоях Следует отметить, что для сплошных валов можно принять k s 1, поскольку там этот эф- (см. рис. 1) и залегают на глубинах порядка (0,1...0,3)zso, причем при одинаковых режимах фект проявляется не только слабее, но и не сколько противоречивее: из анализа данных обработки с уменьшением толщины стенок ва В. М. Браславского [2] можно получить ks лов эпюры напряжений сужаются и удлиняют ся, т. е. при неизменных глубинах наклепа zs, 1, 2...1, 4, а например, П. А. Чепы [3] k s установленных распределением твердости, 0,75...0,9.

уменьшаются значения z so(x ) и zso(t ) и возраста 2. Максимальных значений o (o )max и o o )max t( x ют o (o )max и o o )max. Во внутренних слоях вала остаточные напряжения достигают в близле- x t( 8 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ zs( пол) ks zs( пол) t B, на глубинах, превышающих z so, действуют рас- o тягивающие остаточные напряжения, и харак- даже на тонкостенных валах с DB 40 мм не тер их изменения в основном аналогичен опи- превышает 0,5.

санному выше. Необходимо заметить, что в обычной практи Поскольку остаточные напряжения должны ке эксплуатации полых валов последние, имею образовывать уравновешенную систему, то не- щие с 0,85, несколько теряют преимущества, обходимо, чтобы на долю растягивающих на- о которых говорилось в начале, поскольку выиг пряжений, которые по модулю заметно меньше рыш в массе за счет полости не в полной мере соответствующих сжимающих, приходилась компенсируется удельной прочностью.

равноценная и даже бльшая площадь живого сечения полого вала. Именно поэтому на полых БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК валах, в особенности на тонкостенных, расчет 1. Школьник, Л. М. Полые валы и оси / Л. М. Школь ная глубина наклепа zs (пол) должна быть суще- ник. – М.: Машиностроение, 1968. – 183 с.

2. Браславский, В. М. Технология обкатки крупных ственно уменьшена. В этом случае можно бу- деталей роликами / В. М. Браславский. – М.: Машино дет свести к минимуму или исключить вовсе строение, 1975. – 160 с.

возможность зарождения и развития усталост- 3. Чепа, П. А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным деформированием / П. А. Чепа. – ных трещин на внутренних поверхностях ва Минск: Наука и техника, 1981. – 128 с.

лов. С учетом изложенного выше предлагается 4. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопласти следующая зависимость для назначения рас- ческой контактной деформации / М. С. Дрозд, М. М. Мат лин, Ю. И. Сидякин. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.

четной глубины наклепа zs (пол) полых валов:

5. Сидякин, Ю. И. Повышение эффективности упро zs( пол) kt zs, чняющей механической обработки валов обкаткой их ро (5) ликами или шариками / Ю. И. Сидякин // Вестник маши где для уменьшения принимаемых в сплошных ностроения. – 2001. – № 2. – С. 43–49.

6. Сидякин, Ю. И. Влияние остаточных напряжений валах значений zs дополнительно вводится ко на глубину наклепа / Ю. И. Сидякин, С. Н. Ольштынский, эффициент kt 1 с n. На основе анализа дан- С. В. Иванов, Д. А. Щипетьев // Известия ВолгГТУ : меж вуз. сб. науч. ст. № 12(72) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – ных работы [4] установлено, что значения по- (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

казателя степени n находятся в пределах (4…5);

вып. 6). – С. 45–48.

на практике рекомендуется принимать n = 4,5. 7. Сидякин, Ю. И. Сферическая модель исследования контактной упруго-пластической деформации / Ю. И. Си Расчеты показывают, что благодаря введению дякин, А. В. Трунин, А. Н. Шевцов // Известия ВолгГТУ :

этого коэффициента относительная глубина за- межвуз. сб. науч. ст. № 12(72) / ВолгГТУ. – Волгоград, легания остаточных сжимающих напряжений, 2010. – (Серия «Прогрессивные технологии в машино определяемая выражением: строении» ;

вып. 6). – С. 48–52.

УДК 621.9.079:621. С. И. Агапов*, С. Ю. Абакумова*, Н. А. Федянова**, Н. В. Ширяев*, А. В. Яковенко* АНАЛИЗ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ ЗУБОНАРЕЗАНИИ С ПОЗИЦИЙ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА ТЕЛ *Волгоградский государственный технический университет **Волгоградский институт бизнеса Е-mail: stanki@vstu.ru На основе математической модели упругопластического контакта тел с первоначальным касанием по линии предложена методика оценки шероховатости рабочих поверхностей мелкомодульных зубчатых ко лес, нарезанных с использованием энергии ультразвуковых колебаний. Рассчитанные по этой методике зна чения параметра шероховатости Ra вполне удовлетворительно согласуются с экспериментальными.

Ключевые слова: шероховатость поверхности, упругопластическая деформация, зубчатое колесо, зубо нарезание, стружкообразование.

An offered method of evaluation of surface roughness of small-modular gears produced using ultrasonic vibra tions is based on mathematical model of elastic-plastic contact of physical agents with initial contact through the line. Roughness values (Ra) calculated with this method are quite consistent with experimental results.

Keywords: surface roughness, elastic-plastic deformation, gear, gear cutting, chip formation.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При зубонарезании колес по методу обката мерима с радиусом r закругления профиля ре шероховатость эвольвентных поверхностей зу- жущей кромки лезвия (см. рисунок (б)), может бьев (преимущественно головки) формируется происходить не срез, а скорее смятие металла, боковыми режущими кромками зубьев инстру- сопровождающееся выглаживанием поверхно мента (червячно-модульной фрезы), которые сти. При этом скорость Vр резания («скольж срезают относительно тонкую стружку на огра- ния») практически не изменяется и определя ниченном участке небольшой протяженности ется, как правило, режимами обработки по вдоль лезвия. На схеме обработки, показанной известной зависимости:

на рисунке (а), этот участок соответствует от- V p nDe 60 1000, резку С1С3, в то время как обычное резание где n и De – частота вращения и внешний диа происходит по лини С3С4. В зависимости от метр фрезы соответственно.

толщины tc срезаемого слоя, когда она соиз а б Схема формирования шероховатости на эвольвентной поверхности зуба При наложении на традиционный процесс случае совпадает с направлением подачи, а во обработки ультразвуковых колебаний (УЗК) втором – противоположно ей. Таким образом, вдоль оси заготовки, т. е. вдоль образующей при совмещенной с УЗК обработке с повышен боковой поверхности формирующихся зубьев ными обычными скоростями резания, не выхо колеса [1], установившийся процесс резания дящими за границы интервала изменений Vузк, несколько дестабилизируется в связи с перио- процессы «выглаживания» поверхности будут дическим изменением фактической скорости преобладающими, в связи с чем следует ожи резания Vр(ф) в соответствии с зависимостью дать, что в контактной зоне, где снимается от носительно тонкая стружка, они в еще большей V p( ф ) V p 2f cos( 2ft ), степени могут быть усилены, что в итоге про где при частоте колебаний = 18000 Гц и ам- ведет к улучшению качества обработки.

плитуде = (4…6) мкм УЗК «прибавка» к Vр В первом приближении работу инструмента составляет Vузк = (0,45…0,68) м/с. на участках, аналогичных С1С3 (см. рисунок (а)), Согласно концепции, предложенной В. М. По- можно рассматривать как многократно повто дураевым [2], режим совместной с УЗК обра- ряющийся со сдвигом процесс микропластиче ботки, при котором Vузк Vр, принято называть ского контактного взаимодействия режущей «бреющим», а когда Vузк Vр – «выглаживаю- кромки лезвия инструмента с обработанной по щим». Каждый из этих режимов включает три верхностью, а формирующийся на ней микро этапа: основное врезание режущего клина ин- рельеф – как некоторую последовательность струмента, установившийся процесс резания чередующихся «наплывов» металла с перемен и несколько дополнительных движений вреза- ным из-за непостоянства Vр(ф) шагом, которые ния. Отличие же между ними заключается в образуются вокруг неглубоких остаточных том, что дополнительное врезание в первом вмятин после дополнительных врезаний. Упро 10 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ в которой суммарная длина контакта L режу щенная схема такого врезания режущего клина щего лезвия складывается из длин входной, в область формирования стружки представлена вершинной и выходной кромок, зависящих от на рисунке (б). При анализе физических явле модуля m инструмента, и в среднем она состав ний, происходящих в контактной зоне, примем, ляет (2,8…3,0)m;

Fz – окружная сила резания, что режущая кромка, очерченная цилиндриче которая рассчитывается по одной из известных ской поверхностью радиуса r, который по зна регрессионных зависимостей для конкретных чению превышает толщину снимаемого слоя, условий обработки. Так, при нарезании мелко испытывает упругую, а заготовка с первона модульных зубчатых колес из стали 40Х сред чально плоской поверхностью в этой зоне – уп него уровня твердости с подачей s (мм/об) ис ругопластическую деформации. При обычных пользуется уравнение [7]:

условиях обработки считается [3], что у остро заточенного лезвия радиус закругления режу FZ 235 m s 0,75, (H).

щей кромки r = (5…30) мкм.

Среднее арифметическое отклонение Ra про- Ниже даны результаты расчетов по приве филя можно оценить по средней высоте мик- денным зависимостям для следующих условий ронеровностей, используя простую зависимость: обработки: заготовка – сталь 40Х (НД2500, Ra 0,5 hн W2, µ2 = 0,3, Е2 = 2 105 МПа), модуль колес m = 0, и 0,8 мм, подача s = 0,5 мм/об, радиус режущей где hн – высота «наплыва» металла, образован кромки r = (0,01…0,02) мм;

в итоге получено:

ного вокруг остаточной вмятины глубиной h, Fz (140…200) Н;

qx(ср) (80…90) Н/мм;

h в предположении однократного внедрения ин (8…14) мкм и Ra (0,4…1,0) мкм.

дентора (режущей кромки инструмента) в пло Экспериментальные данные для аналогич скую поверхность заготовки;

W2 – упругое вос ных условий зубонарезания с использованием становление материала заготовки вблизи кон- энергии УЗК с амплитудой 4…6 мкм представ тура остаточной вмятины. лены в таблице.

Согласно исследованиям [4] высоту «на Как видно, большая часть полученных в плыва» металла можно оценить по эксперимен опыте данных входит в рассчитанный диапазон тально установленному соотношению:

изменения параметра шероховатости Ra, что hн (0,08…0,12)h, косвенно подтверждает возможность использо а в соответствии с теорией упругопластической вания и для процессов лезвийной обработки контактной деформации [5] при первоначаль- металлов деформационного подхода к решению ном линейном контакте тел принимают: подобных задач, в частности, прогнозирования шероховатости поверхностей. Вместе с тем для 1 W2 0,5W2 2qx( ср ), практического применения можно рекомендо Е вать следующие регрессионные уравнения для 3/ оценки параметра шероховатости Ra при зубо qx( ср ) h 0, 2r НД r. фрезеровании мелкомодульных колес с подачей s = 0,5 мм/об при традиционной и совмещенной с УЗК обработках:

В указанных зависимостях дополнительно НД, µ2 и Е2 – соответственно контактный мо- Ra 3,82 z 0,35 m0,46 V p0,37 – дуль упрочнения (ГОСТ 18835–73), коэффици ент Пуассона и модуль упругости материала за- при нарезании колес без УЗК, готовки;

qx(ср) – средняя нормальная к контакт Ra 1,59z 0,32 m0,44 V p 0,55 – ной поверхности распределенная вдоль режу щей кромки лезвия нагрузка;

W2 – упругое при нарезании колес с УЗК.

восстановление материала заготовки в центре Рассчитанные по этим зависимостям значе контакта.

ния параметра шероховатости Ra также приве В соответствии с теорией резания среднюю дены в таблице. Видно, что они вполне удовле распределенную нагрузку qx(ср при зубофрезе творительно согласуются с экспериментом для ровании [6] можно определить по формуле:

указанных в таблице условий обработки: сред F qx( ср ) 0,90...0,95 z, нее отклонение опытных данных от расчетных L не превышает 12 %.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Параметр шероховатости Ra эвольвентных поверхностей зубчатых колес из улучшенной стали 40Х Ra (мкм) при обработке Число Скорость Модуль m зубьев z резания Vр без УЗК с УЗК мм – м/с опыт расчет опыт расчет 0,48 1,31 1,20 0,72 0, 0,66 1,16 1,06 0,55 0, 0, 0,48 1,03 1,00 0,57 0, 0,66 0,92 0,89 0,44 0, 0,48 1,52 1,49 0,84 0, 0,52 1,45 1,44 0,80 0, 0,66 1,26 1,32 0,65 0, 0,84 1,12 1,21 0,50 0, 0,8 0,32 1,48 1,44 0,85 0, 0,48 1,16 1,24 0,64 0, 0,52 1,10 1,21 0,60 0, 0,66 1,04 1,10 0,54 0, 0,84 1,00 1,01 0,45 0, П р и м е ч а н и е : значения параметра Ra получены как средние арифметические из результатов 3…5 измерений.

5. Матлин, М. М. Закономерности упругопластиче В заключение отметим, что эти результаты ского контакта в задачах поверхностного упрочнения / также хорошо согласуются с аналогичными М. М. Матлин, С. Л. Лебский, А. И. Мозгунова. – М.: Ма экспериментальными данными, полученными шиностроение-1, 2007. – 218 с.

[8] для зубчатых колес с большим модулем 6. Попов, Г. С. Силы резания при зубофрезеровании мелкомодульных колес червячными фрезами с различны и числом зубьев.

ми схемами резания / Г. С. Попов, Н. А. Харламов // Тех нология и автоматизация производственных процессов БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК в машиностроении: Межвуз. сб. научн. тр. / Пензенский политехн. ин-т. – Пенза, 1978. – С. 17–20.

1. Агапов, С. И. Нарезание зубчатых колес с использо 7. Киселев, В. Н. Станочное оборудование автомати ванием ультразвука: монография / С. И. Агапов, Ю. И. Си зированного производства: учеб. пособие / В. Н. Киселев. – дякин;

ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – 148 с.

Киев: УМК ВО, 1992. – 352 с.

2. Подураев, В. М. Обработка резанием с вибрациями / 8. Агапов, С. И. Влияние ультразвуковых колебаний В. М. Подураев. – М.: Машиностроение, 1970. – 350 с.

на шероховатость рабочих поверхностей мелкомодульных 3. Медведицков, С. Н. Высокопроизводительное зубо зубчатых колес / С. И. Агапов, О. Ф. Корпелянский, нарезание фрезами / С. Н. Медведицков. – М.: Машино Т. Х. Нгуен // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст.

строение, 1981. – 104 с.

№ 12(72) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – (Серия «Про 4. Гудков, А. А. Методы измерения твердости метал грессивные технологии в машиностроении» ;

вып. 6). – лов и сплавов / А. А. Гудков, Ю. И. Славский. – М.: Ме С. 5–6.

таллургия, 1982. – 168 с.

УДК 621.91. А. А. Бондарев, П. А. Азаматов, И. Н. Козачухненко, А. Р. Ингеманссон, Д. В. Крайнев ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Волгоградский государственный технический университет Е-mail: techmash@vstu.ru Выполнено комплексное исследование явлений, сопровождающих резание конструкционных углероди стых и легированных сталей с опережающим пластическим деформированием (ОПД) по обрабатываемой поверхности. Экспериментально установлены снижение сил резания, усадки стружки, повышение качества поверхности и производительности точения при использовании ОПД.

Ключевые слова: точение, силы, шероховатость, опережающее пластическое деформирование (ОПД), конструкционная сталь.

Completed complex research of phenomena accompanying the cutting of structural carbonaceous and alloyed steels at turning with advancing plastic deformation (APD) of the surface to be machined is created. By experiment established: the decrease of cutting forces, shavings shrinkage, increase the surface quality and productivity by using turning APD.

Keywords: turning, cutting, forces, roughness, advancing plastic deformation (APD), structural steel.

12 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Конструкционные стали широко применя- стика комбинированной обработки – коэффи ются в машиностроении для изготовления от- циент ОПД:

ветственных деталей машин, к которым предъ- h К ОПД нак, (1) являются требования повышенной износостой- t кости и качества поверхности. Повышение где hнак – глубина наклепанного слоя, созданно производительности обработки точением кон го на этапе ОПД, мм;

t – глубина резания, мм.

струкционных сталей является актуальной Был установлен экстремальный характер задачей.

влияния глубины наклепа на повышение эф Повышение эффективности процесса реали фективности обработки. Сначала с повышени зуется за счет применения резания с опережаю ем степени деформации происходят снижение щим пластическим деформированием (ОПД) по сил резания и коэффициента продольной усад обрабатываемой поверхности, совмещающего ки стружки, повышение качества получаемой в себе два приема – поверхностное пластическое поверхности, а затем, с дальнейшим увеличе деформирование, создающее необходимые глу нием степени деформации, происходит посте бину и степень наклепа, и последующий съем пенное снижение эффективности обработки упрочненного металла в виде стружки.

эффект.max Экспериментальные исследования выпол- (рис. 1). Так, значение К для стали ОПД нялись для получистового и чистового точения 20ХН при чистовом точении равно 1 (рис. 1).

конструкционных углеродистых и легирован Для представителя конструкционных углероди ных сталей 20ХН, 20, 30ХМА. Измерения сил стых сталей – стали 20 при чистовом точении, резания производились посредством динамо максимальной эффективности обработки доби метра DKM 2010 («TeLC», Германия), интег эффект.max рированного с ПК. Для определения режима лись при значении К =1,8.

ОПД осуществления ОПД использовалась характери Рис. 1. Значения тангенциальной, радиальной и осевой составляющих силы резания при традиционном то чении и точении с ОПД при различных значениях КОПД (Сталь 20ХН–твердый сплав Т15К6, v=135 м/мин, s=0,147 мм/об, t=0,5 мм. При КОПД =0 – традиционное точение) При получистовом точении (t=1 мм) мак- эффект.max = 1,5. Для Стали 20 при полу К симальной эффективности достигли при дру- ОПД гих значениях КОПД. Например, при точении чистовом точении К эффект.max = 2 (табл. 1).

Стали 20ХН на получистовых режимах мак- ОПД симальная эффективность проявлена при ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Таблица Значения тангенциальной Pz, радиальной Py, осевой Px составляющих сил резания, Н Традиционное точение Точение с ОПД Режимы и условия обработки PZ PY PX PZ PY PX Сталь 20ХН – твердый сплав Т15К6;

t=0,5 мм;

v=135 м/мин;

sо=0,147 мм/об. При обработке с ОПД КОПД=1. 790 359 665 660 290 Сталь 20ХН – твердый сплав ТН20;

t=0,5 мм;

v=90 м/мин;

sо=0,256 мм/об. При обработке с ОПД КОПД=1. 291 426 396 221 371 Сталь 20 – твердый сплав ВК6;

t=1 мм;

v=90 м/мин;

sо=0,256 мм/об. При обработке с ОПД КОПД=1,8. 591 563 813 515 496 Сталь 20 – твердый сплав Т15К6;

t=0,5 мм;

v=135 м/мин;

sо=0,147 мм/об. При обработке с ОПД КОПД=1,8. 176 404 287 117 328 Подтверждением благоприятного измене- ной усадки стружки, являющегося комплекс ния характера процессов, протекающих в зоне ным показателем температурно-силовой на резания, при использовании ОПД является пряженности превращения срезаемого слоя уменьшение значений коэффициента продоль- в стружку (табл. 2).

Таблица Значения коэффициента продольной усадки стружки Традиционное Точение Режимы и условия обработки точение с ОПД Сталь 20ХН – твердый сплав ВК6;

t =0,5 мм;

v=180 м/мин;

sо=0,256 мм/об.

2,00 1, При обработке с ОПД КОПД=1.

Сталь 20 – твердый сплав ВК6;

t=0,5 мм;

v=135 м/мин;

sо=0,147 мм/об.

2,95 2, При обработке с ОПД КОПД=1,8.

Таблица Значения среднего арифметичесого отклонения профиля Ra поверхности, обработанной точением Ra, мкм Снижение при точении Режимы и условия обработки с ОПД по сравнению Традиционное Точение с традиционным точением, % точение с ОПД v=135 м/мин;

so=0,083 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20ХН – твердый сплав ВК6. При точении с ОПД КОПД=1 3,3 2,1 v=135 м/мин;

so=0,166 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20ХН – твердый сплав Т15К6. При точении с ОПД КОПД=1 2,6 1,7 v=180 м/мин;

so=0,166 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20ХН – ТН20. При точении с ОПД КОПД=1 2,6 1,6 v=135 м/мин;

so=0,083 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20 – твер дый сплав ВК6. При точении с ОПД КОПД=1,8 2,9 1,7 v=180 м/мин;

so=0,0166 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20 – твер дый сплав Т15К6. При точении с ОПД КОПД=1,8 2,6 1,6 v=180 м/мин;

so=0,256 мм/об;

t=0,5 мм;

сталь 20 –ТН20.

При точении с ОПД КОПД=1,8 3,1 1,9 Благоприятное изменение физических про- Об улучшении качества обработанной по цессов в зоне резания способствует улучшению верхности при использовании ОПД также сви параметров шероховатости обработанной по- детельствуют профилограммы получаемых по верхности. При точении с ОПД происходит верхностей (рис. 2, 3). По полученным профи снижение значений среднего арифметического лограммам можно сделать вывод, что высота отклонения профиля Ra по сравнению с тради- микронеровностей ниже и их профиль более ционной обработкой (табл. 3). стабильный при точении с ОПД. Это обуслов 14 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ливает повышение эксплуатационных характе- ного повышения производительности процесса ристик деталей. Выявлены резервы существен- обработки.

Рис. 2. Микропрофиль поверхности, обработанной традиционным точением (Сталь 20ХН – твердый сплав Т15К6, t = 0,5 мм, v = 180 м/мин, s = 0,083 мм/об) Рис. 3. Микропрофиль поверхности, обработанной точением с ОПД (Сталь 20ХН – твердый сплав Т15К6, t = 0,5 мм, v = 180 м/мин, s = 0,083 мм/об, КОПД = 1) БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Таким образом, резание с ОПД является комплексным способом повышения эффек- 1. Пат. 2399460 РФ. МПК В 23 В 1/00. Способ обработки деталей резанием с опережающим пластическим деформиро тивности точения конструкционных углеро ванием / Ю. Н. Полянчиков, П. А. Норченко, Д. В. Крайнев, дистых и легированных сталей. Применение А. Р. Ингеманссон, Л. А. Качалова, Л. С. Ан-геловская;

зая ОПД обеспечивает комплексное повышение витель и патентообладатель ВолгГТУ. – № 2009111702/02;

заявл. 30.03.2009;

опубл. 20.09.2010, Бюл. № 26. 6 с.

эффективности процесса точения, снижая 2. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза температурно-силовую напряженность съема ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та припуска и контактного взаимодействия, тем лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

3. Полянчиков, Ю. Н. Физические основы снижения самым способствуя снижению составляю- сил резания при обработке с опережающим пластическим щих сил резания, повышению качества по- деформированием / Ю. Н. Полянчиков, А. Р. Ингеманссон, лучаемых поверхностей и производительно- Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. А. Бондарев // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 13(100) / ВолгГТУ. – сти операций. Волгоград, 2012. – (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

вып. 8). – С. 43–47.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 681. В. К. Голованов, С. В. Кумбрасьева, А. Ю. Фастовцев ДАТЧИК СИЛЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ НАГРУЗОК В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Волгоградский государственный технический университет Е-mail: ngig@vstu.ru Датчики силы с винтовой намоткой тензорезисторов широко используются в технологических процес сах для измерения нагрузок небольшой величины. Они являются надежным средством повышения качества изготовления различных деталей.

Ключевые слова: датчик силы, упругий элемент, деформация, тензорезисторы.

Forces transducers with helical winding of resistence strain gages are widely used in technological process for measurement of the loads of the small value. They are a reliable facility of increasing workmanship different details.

Keywords: force transducer, the elastic element, deformation, the resistence strain gages.

Необходимость измерения различных на- нусности равна 1°. Такое ограничение опорного грузок возникает в различных технологических кольца позволяет выполнить жесткое крепление процессах [4], поэтому новым разработкам дат- упругого элемента к корпусу 6. Прижимная гай чиков сил, особенно для измерения малых на- ка 7 выполнена с кольцевым выступом и ограни грузок [2], уделяется внимание. чена соответствующей конической поверхно Упругий элемент датчика силы определяет стью. Регулировочная прокладка показана утол точность, надежность и долговечность его рабо- щенной линией (см. рисунок).

ты [2]. Упругий элемент в виде тела вращения Основой проектирования датчика силы слу чаще всего используется для управления в высо- жит расчет напряжений и деформаций в его упру ких технологиях [2]. Однако существующие кон- гом элементе. Часто для этого применяют метод струкции имеют высокую жесткость. Предлагает- конечного элемента [3]. Однако сложно выявить ся конструкция упругого элемента, в котором ра- необходимую для проектирования связь между диальные рычаги 5 и короткие оболочки 1 и 2 (см. размерами упругого элемента и возникающими рисунок) соединены трапецеидальными балками, в нем напряжениями и деформациями. Кроме в них сформированными, и передают усилия того, вблизи высокой кривизны поверхности не и моменты равномерно в окружном направлении. обходимо применять специальные алгоритмы [3].

Опорные балки 4 расположены в плоскости сим- Поэтому мысленно разобьем упругий элемент метрии кольцевой разрезанной пластины. Опор- на звенья 1, 2, 3 и 4, расчет напряженно-дефор ное кольцо 6 ограничено конусами, величина ко- мированного состояния которых известен [2].

А-А P s3 о3 w3 о 7 s х1 w х 2 1m h q s q3 m 2a p q m r h 1 q4 w q3 m 3 m 4 х4 о 2r о 2R m4 q p 6 3 q2 m 2r P q m2 2R х2 w о А 2r А 2r Упругий элемент с расчетной схемой и вариантом крепления его в датчике силы 16 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Примем схему определения неизвестных, Введем локальные системы координат для изложенную в работах [2]. Исходя из расчетной оболочек 1, 2 и балок 3, 4, в расчетной схеме схемы представим смещения срединной по они показаны условно в виде пронумерованных верхности оболочки wk(xk) и выражения для прямоугольников. Взаимодействие отсеченных перерезывающих усилий Qk(xk) и изгибающих звеньев будем моделировать с помощью усло моментов – M k(xk) в виде [1]:

вий совместности деформаций и неизвестных wk (xk ) wk 0 K 0 (k xk ) w'k1 1 K1 (k xk ), сил qk, pk и моментов mk, (k = 1, 2, 3, 4), при- k ложенных к звеньям в местах их разреза M k (xk ) EJ k (d 2 / dxk )wk (xk ), (1) (см. рисунок) [2].

Qk (xk ) EJ k (d / dx )wk (xk ), 3 Считаем, что зажатое с трех сторон опорное k кольцо моделирует защемление балок 4 и внут- где wk0 и wkj0– неизвестные постоянные – так ренние балки 3 также жестко защемлены в мес- называемые «начальные параметры», которые те соединения с оболочкой. Части кольцевой соответствуют значениям смещений и угла пластины 5 имеют высокую жесткость на из- поворота срединной поверхности оболочки, гиб по сравнению с жесткостью остальных час- сосредоточенным в начале координат. Здесь тей упругого элемента. Поэтому считаем, что Kj(t) (j=0,1,2,3) – функции Крылова;

k, Jk к оболочкам 1 и 2 приложены перерезывающие (k=1,2) – параметры, связанные с геометриче усилия q1, q2 и моменты m1, m2 равномерно рас- скими размерами: rk – радиус срединной по пределены в тангенциальном направлении (см. верхности;

sk – толщина k-ой оболочки, где рисунок). функции Крылова:

K 0 ( t ) chtcost, K1 ( t ) ( chtsint shtcost ) / 2, K 2 ( t ) ( shtsint ) / 2, K 3 ( t ) ( chtsint shtcost ) / 4, а параметры, связанные с геометрическими размерами:

4 3( 1 2 ) /( rk2 sk ), J k sk /( 12( 1 2 )), (k=1,2).

2 (2) k Через E и обозначены модуль упругости A1 B w1( hk ) a q1, m1 1 q1, (7) и коэффициент Пуассона материала, из кото- 4 EJ11 G1 1G рого изготовлен упругий элемент.

где Воспользуемся здесь условиями совместно A1 4 K1 K 3 K 02, сти деформаций, в отличие от схемы, пред B1 a1 ( 4 K 32 K 0 K 2` ) K 0 K 3 K1 K 2. (8) ложенной в работе [2]. После преобразований получим: Первая и вторая оболочки имеют одинако 4a1 K 3 K 0 вые размеры, поэтому в полученном решении w'10 1 w10, (3) следует учесть направление действий усилий a1 K 0 K и моментов.

Здесь и ниже будет применяться для краткости Аналогичным образом строим решение для записи обозначение: каждой из балок 3 или 4. Уравнение нейтраль K j K j ( k hk ), (4) ной линии прогиба k-ой балки запишем в ви де [1]:

где j=0, 1, 2, 3;

k=1, 2. Далее из граничных M k 0 xk2 Qk 0 xk условий(см. рисунок) получим: wk ( xk ), (9) EJ k 2 EJ k a1 K 0 K w10 q1, (5) где Mk0 и Qk0 (k = 3,4) неизвестные изгибающий 4 EJ11 G момент и перерезывающее усилие, а через Jk=bk(sk)3/12, (k = 3,4) обозначен момент инер где для краткости записи принято обозначение:

ции сечения балки, а ее ширина обозначена bk G1 a1 ( 4 K 3 K 0 K 0 K1` ) K 0 K 2 K12. (6) (см. рисунок). Согласно расчетной схеме для Далее, выполняя дифференцирование пер- k =3 в формуле (9) будет присутствовать только вой формулы из (1) и подставляя в нее вначале одно слагаемое M30=m3, так как Q30=0 (см.

(3) а затем (5) и удовлетворяя граничные усло- рисунок).

вия (см. рисунок), после преобразований по- Учитывая жесткость 5-го звена и расчетную лучим: схему (см. рисунок), получим:

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ P( R r3 ) превышать 10МПа без учета коэффициента 2r1( m1 a1q1 ) n( m3 m4 a4 q4 ), концентрации напряжений.

Выполненные исследования позволяют (10) сформулировать следующие основные резуль где n – количество балок и введено обозначение:

таты: разработана эффективная схема опреде B aG J F 2r11 1 1 1 1 n 4 ления и расчета напряженно-деформирован A1 2h4 J1 ного состояния каждого звена упругого эле (11) J 4 3a4 2h4 3a4 2a4 h4 мента;

предложенное конструктивное решение n.

позволяет значительно упростить намотку тен 2h4 J1 3a4 h4 h4 3a4 h зорезисторной проволоки на первую короткую Далее так же, как для оболочек, восполь- оболочку.

зуемся условием совместности деформаций, Отметим, что изготовленный аналог упру а учитывая (10), получим: гого элемента имел максимальную погреш h ( 3a4 2h4 ) ность измерения, не превышающую 0,007 % m4 4 q4, 3( 2a4 h4 ) при номинальном усилии, равном 7кН [2]. По этому и на основании вышеизложенного заклю 3 J ( 2a4 h4 )A J 3 A m3 q1, q4 2 4 q1. чаем, что предложенная конструкция найдет 4h3 J11 G1 2h4 ( 3a4 h4 )J11 G 2 применение в различных технологических про (12) цессах для измерения динамических нагрузок P( R r3 ) 1 G с высокой точностью и долговечностью.

q1, 2 A1 F БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК где h4=R–r4.

Подставляя в первое уравнение из (1) зна- 1. Биргер, И. А. Расчет на прочность деталей машин:

чение из формулы (5) и в полученное значения справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шор, Г. Б. Иосилевич. – из (10), получим значение деформации 1 под М.: Машиностроение,1979. – 702 с.

2. Голованов, В. К. Рациональные конструкции упру тензорезисторами в виде:

гих элементов для модернизации весовых устройств / a P( R r3 ) 1 1 В. К. Голованов // Вестник Саратовского госагроуниверси. (13) r1 8EJ1F тета им. Н. И. Вавилова. – 2004. – № 2, вып. 1. – C. 17–19.

3. Николаев, А. П. Расчет оболочек на основе МКЭ Результаты расчетов показывают, что для в двумерной постановке / А. П. Николаев, Ю. В. Клочков, следующих геометрических размеров: b1=s1= А. П. Киселев, Н. А. Гуреева;

ВГСХА. – Волгоград, =s2=s3=s4=1;

r1=r2=19;

h1=h2=5;

r3=12;

b3=1;

2009. – 196 с.

4. Плотников, А. Л. САПР для расчета и коррекции h3=5;

r4=25;

b4=3;

h4=5;

R=30;

r5=37,5;

r0=1;

режимов обработки на станках с ЧПУ / А. Л. Плотников, E=2060MПа;

=0,3, получена требуемая дефор Е. Г. Крылов, Е. М. Фролов // Известия ВолгГТУ : межвуз.

мация под тензорезисторами = 0,001 для но- сб. науч. ст. № 9(47) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – минального усилия, равного 67Н. При этом на- (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

пряжения в звеньях упругого элемента не будут вып. 4). – C. 9–94.

УДК 620.1. О. В. Душко ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ АЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Е-mail: ido.dov@mail.ru Дана интегральная оценка шероховатости керамики после полировки, полученная с использованием оп тических методов.

Ключевые слова: шероховатость, полирование, микропорошок, рассеянный световой поток, оптический метод определения шероховатости.

The integral estimation of ceramics roughness after polishing with the use of optical methods is given.

Keywords: roughness, polishing, micropowder, scattered light flux, optical methods of roughness determination.

Дальнейшее совершенствование процессов вием эффективного метода экспресс-оценки полирования и доводки сдерживается отсутст- работоспособности микропорошков. Их поли 18 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ рующую способность принято характеризовать этом точки фрикционного контакта образцов скоростью (производительностью) полирова- описывают на поверхности контртела удлинен ния и шероховатостью обработанной поверхно- ные гипоциклоиды, и траектория каждой точки сти. Установление скорости полирования со- при любом обороте планшайбы не повторяется пряжено со значительными затратами времени при последующих ее оборотах, что обеспечива и требует точного измерения весьма малых ве- ет равномерный износ образцов и контртела.

Для контроля полирующей способности личин линейного съема материала за единицу нами разработана испытательная установка времени. Оценка шероховатости не позволяет «Луч» (рис. 2), принцип работы которой осно судить, исчерпаны ли для данных условий ра ван на регистрации диффузионно рассеянной боты порошка все возможности максимального компоненты нормально падающего на поверх снижения шероховатости. Поэтому, очевидно, ность образца светового потока.

полирующую способность микропорошков це лесообразнее характеризовать, наряду с други ми показателями, динамикой изменения обра батываемой поверхности. Для практического установления изменений шероховатости во времени весьма распространенный щуповый метод применять затруднительно, но инте гральная оценка шероховатости полированной поверхности легко осуществима при использо вании оптических методов. Шероховатость мы устанавливали исходя из величины светового потока, рассеянного полированной поверхно- Рис. 2. Установка «Луч» для измерения степени шеро стью [1]. ховатости (полированности) поверхностей материала Для исследования процессов доводки и по лирования нами была разработана специальная Оценка полирующей способности произво установка (рис. 1). дится посредством относительного сравнения степеней полированности поверхностей образ цов, обработанных по идентичной методике контролируемым и контрольным микрошлиф порошком.

Подготовленные образцы полировались на ми в одинаковых условиях. Величина рассеян ного светового потока регистрировалась перио дически, через равные промежутки времени, измерения многократно повторяли. На основа нии полученных экспериментальных данных строились графики, по которым определялись установившаяся величина рассеянного светово го потока, время полирования, за которое она Рис. 1. Общий вид установки достигается.

Опытным путем установлено, что необхо Принцип ее работы заключается в механи- димым условием оценки полирующей способ ческом истирании по заданной программе ности двух и более микро- или субмикропо (удельная нагрузка, скорость, продолжитель- рошков является наличие одинакового исход ность процесса, наличие или отсутствие абра- ного качества поверхности исследуемых образ зива, смазки в зоне контакта пары трения) трех цов. Для этого последние предварительно контрольных образцов относительно контртела, полируются одним и тем же микропорошком, которое закрепляется на планшайбе, связанной принятым за базовый. Момент достижения с валом двигателя через планетарную систему одинакового качества полированной поверхно передач, благодаря чему она совершает враща- сти образцов контролируется по показаниям тельное движение вокруг своей оси и непод- прибора, измеряющего величину рассеянного вижной оси, проходящей через ее центр. При светового потока. В связи с этим предлагаемый ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ нами метод экспресс-оценки полирующей спо- Эффективность полирования модифициро собности абразивного материала основывается ванными микропорошками резко снижается, на сравнении с полирующей способностью по- если они используются в неблагоприятных ус рошка, принятого за базовый. ловиях или при обработке материалов, плохо Иногда для практических целей важно от- поддающихся полированию, например, склон ветить на вопрос, какой из двух порошков об- ных к хрупкому скалыванию с образованием ладает более высокой полирующей способно- царапин и других дефектов. В случае полиро стью. В этом случае длительность испытаний вания сравнительно грубой исходной поверх можно сократить и использовать только один ности конкретным микропорошком время вы образец. Считая один из двух испытуемых хода в область установившейся величины рас микропорошков базовым, исследуемый образец сеянного светового потока зависит от его зер полируют до достижения области установив- нистости. Следовательно, поверхность со шейся величины рассеянного светового потока. сравнительно грубой исходной шероховато Далее образец подвергается полированию вто- стью необходимо полировать в несколько эта рым микропорошком. Если величина рассеян- пов, последовательно меняя зернистость абра ного светового потока будет уменьшаться, зивного порошка от более крупной к более можно утверждать, что полирующая способ- мелкой. Отметим, что момент перехода к обра ность второго порошка выше, чем первого. ботке микропорошком меньшей зернистости Стремление повысить производительность может определяться с помощью описанного полирования при обеспечении его высокого ка- оптического прибора.

чества вынуждает исследователей предприни БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК мать попытки модифицировать микропорошки путем увеличения прочности абразивных час- 1. Пушкарев, О. И. Контроль качества микропорош тиц легированием, металлизацией, овализаци- ков по их полирующей способности / О. И. Пушкарев, ей, упорядочением фракционного состава. Мо- О. В. Бурлаченко, М. Н. Киселева // Станки и инструмен ты. – 2011. – № 3. – С. 39–40.

дифицирование микропорошков тесно связано 2. Орап, А. А. Влияние зернового состава алмазных по с разработкой рациональной технологии их ис- рошков на качество полированной поверхности / А. А. Орап, пользования, а также с уровнем обрабатывае- Г. П. Богатырева, А. М. Кошкин // Сверхтвердые материа мости материалов при полировании [2]. лы. – 1983. – № 3. – С. 58–61.

УДК 621.7. О. В. Душко ОЦЕНКА ТОЛЩИНЫ ДЕФЕКТНОГО СЛОЯ ВЫСОКОТВЕРДОЙ КЕРАМИКИ ПРИ АЛМАЗНОМ ШЛИФОВАНИИ Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Е-mail: ido.dov@mail.ru Изучен процесс разрушения керамики алмазным зерном. С помощью критерия Фишера определено влияние способа подготовки поверхности (шлифование или полирование) на глубину царапины.

Ключевые слова: алмазное шлифование, поверхность керамики, характер разрушения, способ подготов ки поверхности.

The process of ceramics destruction by single-point diamond is studied. With the help of F-test the influence of the method of surface development (grinding or polishing) on the thickness of scuffs was determined.

Keywords: diamond grinding, ceramics surface, nature of destruction, method of surface development.

Как следует из практического и теорети- алмазных зерен, играющих главную роль ческого опыта, в процессе снятия стружки в процессе диспергирования материала [1–2].

при алмазном шлифовании керамики участ- Нами было изучено резание-царапание еди вуют отдельные алмазные зерна в совокупно- ничным алмазным зерном в виде алмазной сти со связкой круга. Но в основном съем пирамиды, а также необработанным алмаз припуска при взаимодействии шлифовально- ным зерном естественной геометрии с исход го круга с заготовкой определяется действием ным субмикрорельефом.

20 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При изучении характера разрушения по- боту вступают все новые кромки алмазного верхности керамики алмазным зерном (рис. 1) зерна, в связи с чем возрастают силы микроре установили, что зерно в начале и в конце цара- зания в зоне его контакта с материалом образца пины оставляет четкий след без явных сколов и наблюдается, наряду с образованием высоко по краям следа. Зона скольжения, предшест- дисперсной стружки, возникновение крупных вующая внедрению алмазного зерна, отсутст- участков вырывов.

вует. Алмазное зерно, обладая достаточной Глубина внедрения алмазного зерна, при твердостью, сразу же при контакте с материа- которой начинают появляться сколы по бокам лом начинает срезать стружку. Средняя же царапины, зависит от многих факторов. Она часть царапины на всем протяжении имеет по целиком определяется прочностными свойст краям значительные вырывы, так что края ца- вами обрабатываемого материала и состоянием рапины в средней части очерчены ломаной его рабочей поверхности при прочих равных линией. условиях, то есть при одинаковой скорости ре зания характеристики алмазного зерна не должны зависеть от глубины резания, не считая ничтожного влияния незначительного измене ния переднего угла при заходе и изменении уг ла резания. Для проверки этого положения про вели измерения длины рисок царапин lш (рис. 2) на предварительно прошлифованных образцах и lп на предварительно отполированных образ цах и длины среднего участка рисок со сколами l2ш на предварительно прошлифованных и l2п на предварительно отполированных образцах и по ним рассчитали фактические глубины риски tш (tп) и глубину внедрения зерна, при которой по являются сколы t2 (t3), по формулам:

Рис. 1. Вид царапины на поверхности карбидкремниевой керамики при резании Vпр = 38 м/с единичным алмазным 4 R 2 lш, п tш, п R зерном, 300 ;

Появление сколов при достижении опреде 4 R 2 l2ш, 2п 4 R 2 lш, п 2 ленной глубины внедрения зерна объясняется t2,3.

тем, что с увеличением глубины резания в ра- а б Рис. 2. Схема резания-царапания единичным алмазным зерном, соответствующая плоскому шлифованию периферией алмазного круга:

а – на предварительно прошлифованных образцах;

б – на предварительно отполированных образцах Для определения значимости полученных глубина микрорезания – глубина внедрения ин нами результатов провели дисперсионный ана- дентора в царапаемую поверхность (фактор А), лиз. Налицо действие двух факторов: первый – второй – состояние царапаемой поверхности – ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ шлифованная или полированная (фактор В). Фак- ки поверхности (шлифование или полирование) тор В имеет два уровня, для фактора А было при- на бессколовую глубину риски-царапины. Ста нято 16 уровней – общий диапазон глубины ри- тистической же значимости влияния фактора сок-царапин на шлифованной и полированной глубины царапины на тот же параметр не полу поверхностях. Значения глубины залегания бес- чили, что подтвердило высказанное выше сколовой части рисок-царапин при входе и выхо- предположение. С целью выяснения причин де зерна из контакта с царапаемой поверхностью различия предельной глубины внедрения зерна, считаем параллельными наблюдениями. при которой образуются сколы по краям следа, Таким образом, данная задача представляет для различных способов предварительной об собой классический образец для применения работки поверхности керамики, которая в слу двухфакторного дисперсионного анализа с оцен- чае прошлифованных образцов составила кой эффекта взаимодействия факторов А и В. в среднем 14 мкм, а в случае полированных – Порядок сравнения дисперсий выполнен 4 мкм, параллельно провели электроноскопиче в соответствии с рекомендациями по критерию ские исследования поверхностного слоя, а так Фишера. же исследовали его микроидентированием на Проведенный анализ показал значимость микротвердометре. Эти исследования показали фактора В при незначительном влиянии факто- наличие дефектного слоя в поверхностном слое ра А и их взаимодействия. прошлифованных образцов (рис. 3), обладаю Таким образом, получили статистическую щем пониженной хрупкостью и повышенной значимость влияния фактора способа подготов- вязкостью.

а б Рис. 3. Поверхность карбидкремниевой керамики по сле различных способов обработки поверхности:

а – после шлифования, 7800;

б – после полирования, 7800;

в – после полирования, в Таким образом, предельная глубина сколо- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК образования t2 в случае образца, у которого по 1. Душко, О. В. Износостойкие керамические торцо лированием удален внешний дефектный слой, вые уплотнения для нефтехимической промышленности / в случае шлифованных образцов складывается О. В. Душко, Д. О. Пушкарев // Процессы абразивной об из глубины дефектного слоя t1, материал кото- работки, абразивные инструменты и материалы. Шлифаб рого в большей мере склонен к вязкому пла- разив-2004 : сборник статей Международной научно стическому течению, нежели к хрупкому раз- технической конференции. Волжский : ВИСТех (филиал) рушению, и глубины внедрения в исходный ВолгГАСУ, 2004. – С. 61–63.

материал t3, соответствующей t2 для полиро- 2. Душко, О. В. Оптимизация параметров алмазной ванного образца. Из этих соображений опреде- обработки карбидкремниевой керамики / О. В. Душко, лили глубину дефектного слоя t1 = t3 – t2, кото- В. М. Шумячер, Д. О. Пушкарев // Наука и технологии :

труды XXIV Российской школы. СГТУ, 2004. – С. 112–114.

рая составила в среднем 10 мкм.

22 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 62.531. Ю. М. Зубарев, С. В. Косаревский, В. Р. Тырс ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАШИН Санкт-Петербургский институт машиностроения Е-mail: texmash@zavod-vtuz.ru В работе рассматривается метод контроля параметров внутренних и наружных резьб с помощью коор динатно-измерительных машин на примере контроля резьбового калибра. Предлагается практическая реали зация контроля измерения шага и среднего диаметра резьбы на координатно-измерительной машине в слу чае применения программного обеспечения Calypso с опциональным модулем параметрического програм мирования.

Ключевые слова: контроль параметров резьбы, координатно-измерительные машины.

In work the control method of parameters of female and external threads by means of coordinate and measuring cars on the example of control of carving caliber is considered. Practical realization of control of measurement of a step and average diameter of a carving by coordinate measuring device in case of application of the software of Ca lypso with the optional module of parametrical programming is offered.

Key words: control of parameters of a carving, coordinate measuring device.

Измерения размеров деталей на производ- В руководстве EURAMET [1] для измере стве должны быть быстрыми, точными и авто- ния резьбы на длинноизмерительной машине матическими. В отличие от классических средств с помощью двухсторонних измерительных измерений, таких как инструментальные мик- наконечников предлагается выполнять базиро роскопы и их модификации, двухкоординатные вание по оси цилиндра среднего диаметра резь измерительные приборы серии ДИП, длинно- бы. Целесообразно принять данную рекомен измерительные машины различной конструк- дацию и для КИМ.

ции, широко использовавшихся ранее, приме- 2. Измерение шага резьбы нение координатных-измерительных машин Измеряемый калибр устанавливают и закреп (КИМ) для измерения параметров резьбы еще ляют на столе КИМ таким образом, чтобы не находит широкого применения. Измерение измерительный наконечник КИМ возможно параметров резьбы на КИМ является нетриви- было установить к боковой стороне профиля альной задачей, требующей от оператора, не резьбы. Наиболее простым является случай вер снабженного руководствами и методической тикальной установки резьбы, когда ось резьбы литературой, специальных знаний. Найти опи- расположена параллельно вертикальной оси сания современных практических методов в оте- КИМ. Шаг резьбы измеряют вдоль оси резьбы чественной и зарубежной научно-технической в двух сечениях калибра между соседними вит литературе в настоящий момент затруднительно. ками по всей длине резьбы, отступая на один В данной работе представлен один из прак- виток от начала нарезанной части с каждой тических способов измерения параметров стороны профиля резьбы. За значение шага резьбы на современных КИМ на примере КИМ принимают среднее арифметическое результа фирмы Carl Zeiss с программным обеспечением тов измерений между двумя соседними витками Calypso. резьбы по правым и левым сторонам профиля Рассмотрим последовательно шаги, которые (при выполнении трех измерений по каждой из необходимо выполнить при измерении пара- сторон профиля). Отклонение шага резьбы от метров резьбы калибров на КИМ: номинального значения не должно превышать значений, установленных в соответствующих 1. Базирование резьбы на КИМ Для базирования резьбы на КИМ необхо- стандартах на технические требования к кали димо выбрать измерительную базу так, чтобы брам.

максимально уменьшить влияние базирования 3. Измерение среднего диаметра резьбы на результат измерений. База не должна быть Для определения среднего диаметра калибр привязана к элементам конструкции измеря- устанавливают на торец и закрепляют на столе емого калибра, изготавливаемым на различных КИМ. Устанавливают в пиноль машины изме установах. рительный щуп со сферическим наконечником ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ вания необходимо, чтобы щуп был спозициони с диаметром, соответствующим шагу резьбы.


рован напротив впадины. В этом случае актив Наконечник измерительного щупа вводят во ные измерительные головки могут правильно впадину резьбы поверяемого калибра. Затем на спозиционировать щуп внутри впадины при онечник щупа вводят во впадину резьбы с про помощи системы управления измерительным тивоположной стороны. Далее вводят наконеч усилием и измерить координаты центра сфери ник щупа во впадину резьбы с противопо ческого наконечника в нижней точке. В пассив ложной стороны, смещая его на расстояние Р/ ных измерительных головках трение между относительно предыдущего центрированного шаром и поверхностью резьбы может привести положения шарика (где P – шаг резьбы, мм).

к преждевременной остановке самоцентриро Измерения повторяют три раза и вычисляют вания, до того момента, когда шар коснется среднее арифметическое значение m. Значение обеих сторон профиля резьбы. Это приведет среднего диаметра для метрической, трубной, к тому, что результат измерения будет недоста дюймовой и трапецеидальной резьб по измерен точно точным [2].

ному значению m подсчитывают по фомуле (1).

Практическая реализация в Calypso Для резьб с симметричным профилем пред Рассмотрим практическую реализацию из почтительные диаметры сферических наконеч мерения шага и среднего диаметра резьбы ка ников (d w ), при которых отклонения угла про либра-пробки на КИМ в случае применения филя резьбы не оказывают влияния на точность программного обеспечения Calypso с опцио измерения среднего диаметра, подсчитывают нальным модулем параметрического програм по формуле [1]:

мирования PCM [3]. В свойствах Parameters P (1) dw =. плана контроля укажем значения параметров для контролируемой резьбы 2cos 2 TopCircleDiameter = Для других диаметров измерительных Pitch = наконечников необходимо вводить поправки Gaps = в соответствии с рекомендациями методики [4]. Здесь TopCircleDiameter – диаметр внут Существует формула для оценки приведенного реннего гладкого отверстия для предваритель среднего диаметра по величине отклонения ного выравнивания, мм (см. рисунок);

Pitch – шага [1]:

номинальный шаг резьбы, мм;

Gaps – число P D p =, витков резьбы. Данные параметры в дальней tg/ шем упростят перенастройку плана контроля где D p – поправка, которую необходимо при- для измерения других типоразмеров резьбы.

1. Предварительное выравнивание бавить к среднему диаметру, чтобы получить Предварительное выравнивание необходи приведенный средний диаметр, мм;

P – на мо, чтобы оператор мог быстро определить копленная погрешность шага резьбы, мм. Верх расположение и ориентацию калибра на столе ний знак соответствует наружной резьбе, ниж КИМ, не затрачивая значительное время на ний – внутренней. Следует понимать, что эта ручное ощупывание сложных профилей резь оценка также является аппроксимацией.

бы. Для этой цели удобно использовать тор 4. Самоцентрирующее ощупывание цевую плоскость калибра ( Top_Plane ) и центр Для того, чтобы ввести наконечник измери тельного щупа во впадину резьбы, необходимо внутреннего гладкого отверстия (центр окруж применение самоцентрирующего ощупывания. ности Top_Circle на рис. 1).

Самоцентрирующее ощупывание – это способ При этом перпендикуляр к плоскости измерения координат точек, при котором сфе- Top_Plane будет использоваться в качестве пер рический наконечник щупа помещается в вого приближения оси резьбы.

отверстие или паз, размеры которого меньше 2. Определение расположения впадин диаметра шара щупа. Ощупывание происходит Для ощупывания геометрии профиля резь так, что измерительная головка центрирует бы в режиме ЧПУ необходимо, чтобы для КИМ наконечник щупа внутри паза – в данном было задано конкретное расположение витков случае витка резьбы – и после этого измеряет резьбы на детали. Измерения должны выпол координаты центра сферического наконечника. няться по центру шарика в режиме midpoint.

Для выполнения самоцентрирующего ощупы- Определить расположение впадины резьбы мож 24 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ динаты очередной точки касания по формуле:

getActual(«PlusX_ZeroPt»).z – (LOOP1-1) * Pitch, где LOOP1 – имя встроенного счетчика цикла в Calypso.

4. Измерение среднего диаметра Величина среднего диаметра резьбы ( DiameterM ) может быть вычислена по фор муле D P RP DM = 2, (3) 2 sin где D – диаметр, измеренный по центрам ша риков щупа ( Diameter ), мм;

RP – действитель ный радиус шариков щупа ( ProbeRadius ), мм;

– угол профиля резьбы (ThreadAngle ), градусы;

Торец резьбы для выравнивания Р – номинальный шаг резьбы ( Pitch ), мм. На но следующим образом: коснуться профиля языке PCM формулу (3) можно представить как резьбы щупом в режиме самоощупывания и со- ThreadAngle = хранить координаты точки как F_SearchPoint1 ;

Diameter = getActual(«F_BallsCylinder»).dia в режиме самоощупывания коснуться профиля meter резьбы в точке, смещенной на 1/2 шага резьбы ProbeRadius = getProbe(«2», «M170»).radius вдоль ее оси и сохранить координаты как Term1 = Diameter / F_SearchPoint 2 ;

за начало витка принять Term2 = ProbeRadius / sin( ThreadAngle / 2 ) Term3 = Pitch / ( 4 * tan( ThreadAngle / 2) ) точку, которая находится ближе к оси резьбы DiameterM = 2 * ( Term1 + Term2 - Term3 ) (т. е. лежит во впадине резьбы).

В результате выполнения данного кода пе Сдвиг на 1/2 шага вдоль оси резьбы отно ременной DiameterM будет присвоено значе сительно первой точки можно осуществить сле ние среднего диаметра.

дующим образом: getActual(«F_SearchPoint1»).z – Pitch / 2, здесь предполагается, что ось резьбы 5. Итеративное выравнивание направлена вверх, а сканирование происходит Как было показано в п. 1, для предваритель сверху вниз. Определить ближайшую к оси ного выравнивания использовалась торцевая резьбы точку позволяет следующий PCM-код плоскость калибра. Поскольку ось резьбы мо X1 = getActual( "PlusX_Pt1" ).x жет быть не перпендикулярна к торцу калибра, Z1 = getActual( "PlusX_Pt1" ).z то измерение шага резьбы будет выполнено не X2 = getActual( "PlusX_Pt2" ).x параллельно оси резьбы. В этом случае целесо Z2 = getActual( "PlusX_Pt2" ).z образно применить итеративное выравнивание – ZZeroPointPlusX = Z2 if ( X1 X2 ) после измерения среднего диаметра в качестве ZZeroPointPlusX = Z1 оси резьбы использовать ось цилиндра, постро endif енного по центрам шариков, центрированных В результате переменной ZZeroPointPlusX в витках резьбы. Итерирование можно прекра тить, когда угол между новой осью и осью на будет присвоено значение Z-координаты бли предыдущей итерации не превосходит задан жайшей к оси точки.

ного константного значения.

3. Измерение шага Таким образом, предложенный в данной ра Для измерения шага резьбы необходимо, боте подход позволяет определять параметры чтобы щуп перемещался вдоль оси резьбы и внутренних и наружных резьб на КИМ. Опи с использованием самоцентрирующего ощупы санный подход обеспечивает повторяемость вания центрировался внутри впадин резьбы.

результатов измерения параметров и не подвер Интервал между касаниями равен номиналь жен влиянию оператора. В данном методе не ному шагу резьбы. Выполнить эту задачу мож осуществляется привязка системы координат но с помощью задания цикла от 1 до числа вит к расположению заходного витка резьбы, по ков Gaps с последующим вычислением Z-коор ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ этому при установке резьбы на КИМ необхо- 2. Imkamp, D. ;

Schepperle, K. The Application De termines the Sensor: VAST Scanning Probe Systems. Innova димо выставлять заходной виток в одно и то же tion SPECIAL Metrology, (8):30–33, 2006.

положение. В дальнейшем целесообразно реа 3. Зубарев, Ю. М. Автоматизация технических изме лизовать автоопределение расположения витка рений с помощью параметрического программирования / аналогично автоопределению расположения впа- Ю. М. Зубарев, В. В. Лудыков, С. В. Косаревский // Тех дин резьбы, например, как это сделано для 3D нология машиностроения, 5:31-34, 2009.

поля плотностей, полученного с компьютер- 4. МИ 1904-88. Рекомендация. Калибры резьбовые ци линдрические. Методика контроля. Изд-во стандартов. – ного томографа [5], что позволит автоматизиро М., 1989.

вать процесс установки детали на КИМ.

5. Косаревский, С. В. Алгоритм распознавания пара метров резьбы по данным, полученным с координатных БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК измерительных систем и устройств компьютерной томо 1. EURAMET Calibration Guide. Determination of pitch графии / С. В. Косаревский, В. Н. Латыпов // Технология diameter of parallel thread gauges by mechanical probing.

машиностроения. – 2011. – № 12. – С. 47–52.

EURAMET/cg-10/v/01, 2007.

УДК 621.9.02.

Ю. М. Зубарев, А. И. Круглов, Д. В. Семейкин СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОДБОРУ ИМПЛАНТИРУЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ИВМ ПУТЕМ СОЗДАНИЯ АЛГОРИТМА Санкт-Петербургский институт машиностроения Е-mail: texmash@zavod-vtuz.ru Работа посвящена разработке алгоритма выбора химических элементов для ионно-вакуумной модифи кации металлокерамических твердых сплавов с целью улучшения эксплуатационных характеристик рабочих поверхностей инструментов.

Ключевые слова: ионно-вакуумная имплантация, покрытия рабочих поверхностей инструментов, моди фикация твердых сплавов.

Work is devoted to development of algorithm of a choice of chemical elements for ion-vacuum modification of ce ramic-metal firm alloys for the purpose of improvement of operational characteristics of working surfaces of tools.

Keywords: ion-vacuum implantation, coverings of working surfaces of tools, modification of firm alloys.

Изучение и анализ физико-химических про- плантации, так и во время эксплуатации инст цессов, происходящих во время эксплуатации рументов заранее прогнозируемые химические инструментов под действием силовых и теп- соединения [2]. Последние, в свою очередь, ловых нагрузок в зоне резания, приводящих должны блокировать диффузию «вредных»


к потере работоспособности металлокерамики, элементов и улучшить некоторые эксплутаци позволили сделать попытку управления этими онные свойства рабочих поверхностей инстру процессами посредством ионно-вакуумной мо- ментов, такие, как износо-, коррозионно- и теп дификации (ИВМ) рабочих поверхностей инст- лостойкость, теплопрочность и др. Улучшение рументов до начала их эксплуатации. В качест- этих характеристик напрямую связано с повы ве способов ИВМ рассматривались ионно- шением работоспособности инструментов. Ис вакуумное распыление материала посредством пользование различных способов напыления его ионно-лучевого и ионно-плазменного трав- и конденсации покрытий позволяет формиро лений, ионно-вакуумная имплантация, конден- вать функциональные подслои в поверхност сация покрытий в условиях ионной бомбарди- ных слоях ИМ, которые возможно также ис ровки с использованием магнетронной распы- пользовать как барьерные. Кроме того, эти под лительной системы, термоионное напыление слои могут обладать определенным набором покрытий [1]. В результате применения ионно- физико-механических свойств – повышенными вакуумного распыления можно добиться час- теплопроводностью, прочностью, пластично тичного удаления дефектного поверхностного стью, ударной вязкостью и др., определяющи слоя. Ионно-вакуумная имплантация позволяет ми стойкость режущих инструментов.

внедрить в поверхностный слой специальным Следует отметить, что наличие высокоэнер образом выбранные химические элементы, ко- гетической ионной составляющей в общем торые могут образовывать как в процессе им- потоке частиц, взаимодействующих при ИВМ 26 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ с материалами поверхностных слоев рабочих лишь качественная оценка физико-химических поверхностей инструментов, позволяет уйти от свойств модифицированных слоев и динамики резких границ между модифицированными их дальнейшего развития.

подслоями, обеспечивая достаточно плавные Также нельзя пренебречь точным расчетом изменения по свойствам от ИМ к покрытию [3]. там, где это возможно.

ская связь между вращением шпинделя и дви жением подачи (использовалась кинематиче Е, ская цепь нарезания резьбы). На небольшой мВ Установившееся резание скорости осуществлялось резание и в какой-то момент времени производился резкий вывод 15 13,6 мВ (811 оС) Е, 13,4 мВ (783 оС) мВ Врезание с полной толщины среза 12,4 мВ (724 оС) Врезание с нулевой толщины среза Единичный рез при прерывистом резании, с 0,01 0,02 0,03 0, Рис. 1. Сравнение температур установившегося и прерывис того резания (сталь 45-Т5К10;

V = 150 м/мин;

S = 0,2 мм/зуб) Для точения при таком же главном угле, с 0,1 0,2 0,3 0, в плане = 75° постоянная толщина срезаемого слоя равна 0,193 мм. Таким образом, расхожде- Рис. 2. Рост температуры резания при врезании ние составляет 0,011 мм, что несущественно. (сталь 45-ТТ20К9;

V = 120 м/мин;

S = 0,3 мм/об) 48 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ в направлении поперечной подачи. В результа- вывает всплеск термо-ЭДС в начальный мо те на поверхности резания образовывалась сту- мент и ее рост имеет монотонный характер.

пенька. При том же положении резца по этому БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК следу производился повторный проход на вы сокой скорости. При этом резание сразу начи- 1. Фокин, О. В. Определение температуры на поверх налось практически с полной толщины срезае- ностях контакта резца со стружкой и изделием / О. В. Фо кин // Вестник машиностроения. – 1963. – № 11. – 56–59 с.

мого слоя. Было зафиксировано следующее яв 2. Солодков, В. А. Влияние условий выхода на работо ление: при врезании резко возрастающий уро- способность твердосплавного инструмента при прерыви вень термо-ЭДС в первый момент превышал стом резании / В. А. Солодков, М. А. Тибиркова // Извес устанавливающееся затем значение (рис. 2). тия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – (Серия «Прогрессивные технологии Автор считает это явление косвенным под в машиностроении» ;

вып. 6). – C. 62–65.

тверждением более высокой интенсивности те- 3. Солодков, В. А. Особенности стружкообразования и пловыделений при прерывистом резании. Для контактного взаимодействия при прерывистом резании / сравнения тем же резцом при тех же условиях В. А. Солодков // Повышение эффективности обработки резанием: коллективная монография. – М.: Издат. дом обработки была получена осциллограмма тер «Спектр», 2012. – С. 95–133.

мо-ЭДС при обычном врезании с нулевой тол- 4. Солодков, В. А. Влияние прерывистости процесса щиной среза (рис. 2). Видно, что плавно увели- резания на его основные характеристики / В. А. Солодков // чивающаяся толщина срезаемого слоя затуше- СТИН. – 2006. – № 9. – C. 23–25.

УДК 621. В. А. Солодков ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРЕРЫВИСТОГО РЕЗАНИЯ И ВЛИЯНИЕ НА НИХ ТВЕРДЫХ СМАЗОК Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vsti.ru Уровень температуры резания при применении смазки примерно на 100 С ниже, чем при резании без смазки. При этом по длине реза (на которой действует смазка) температура увеличивается незначительно Ключевые слова: прерывистое резание, температура резания, твердые смазки.

Тhe level of temperature of cutting for want of application of lubrication approximately on 100 oC is lower, than for want of cutting without lubrication. Thus lengthwise of machine cut (on which one the lubrication) temperature acts is augmented unsignificantly.

Keywords: faltering cutting, cutting temperature, firm greasings.

В настоящих исследованиях расчет темпера- где l1 – длина площадки источника теплоты, туры на рабочих поверхностях инструмента мм;

M1 – безразмерная величина;

l2 – ширина площадки источника теплоты, мм;

р – коэф производился по методике проф. А. Н. Резнико ва, в основе которой лежит наиболее распро- фициент теплопроводности инструментального материала, кал/(см.с.со);

– коэффициент теп страненный в технологической теплофизике ме тод решения дифференциального уравнения те- лопроводности обрабатываемого материала, плопроводности – метод источников теплоты 1. кал/(см.с.со);

– коэффициент температуропро При этом использовалась общепринятая схема водности обрабатываемого материала, см2/с;

распределения источников и стоков тепла при К – коэффициент продольной усадки стружки;

установившемся и прерывистом резании. q1т – теплота трения на площадке контакта Интенсивность тепловыделения в зоне струж- между стружкой и передней поверхностью, кообразования была принята равномерно рас- кал/(см2.с);

– высота зоны нароста (контакт пределенной в плоскости сдвига. ной зоны), мм;

g – температура деформации, Сравнительные расчеты температуры реза- кал/(см2.с);

– скорость резания, м/мин;

С – ко ния при всех вариантах обработки производи- эффициент, учитывающий подогрев поверхно лись по следующей итоговой формуле 1: стных слоев материала, из которых образуется стружка.

K l q1T 1 C g 0,142 Для расчета температуры прерывистого ре l M V, зания в данную формулу вводился поправочный p l1 l2 K l l M1 0,184 коэффициент. Следует также отметить, что при p 40 V получении экспериментальных величин для под ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ становки в формулу использовался острый ре- ной пластиной. При этом использовались сред зец, т. е. исключалось влияние тепловыделений неинтегральные значения этих характеристик по на задней поверхности на температуру перед- всей длине реза (при длине реза до 100 мм).

ней, а также не учитывался теплообмен площад- В таблице приведены исходные данные и ки контакта с заготовкой. В процессе расчета в результаты расчета температурных характери качестве промежуточных результатов определя- стик прерывистого резания со смазкой и без лись интенсивность тепловыделений в зоне смазки, а также для сравнения даны значения стружкообразования и на передней поверхности. для установившегося (непрерывного) резания.

Особо следует отметить, что все эксперимен- В качестве твердых смазок использовались вы тальные характеристики для расчета были полу- сокотемпературные смазки фторид кальция (CaF2) чены при резании одной и той же твердосплав- и фторид бария (BaF2) Исходные данные и результаты расчета температур Интенсивность Интенсивность Скорость Длина Высота Температура Температура Характер тепловыделений тепловыделений на резания, контакта, контактной в зоне стружко- резания, резания в зоне стружкообра- передней поверхно м/мин мм зоны, мм кообразования °С °С зования q, кал/ см2 с сти q, кал/см2.с У 0,88 0,073 42870 269 776 150 П 0,61 0,051 44140 257 751 П+С 0,57 – 45270 260 637 У 1,01 0,089 28150 245 685 120 П 0,69 0,059 29530 242 654 П+С 0,65 – 30960 243 529 У 1,16 0,112 18710 217 612 90 П 0,84 0,070 20200 210 591 П+С 0,79 – 21650 212 502 Примечания:

1. Условия получения экспериментальных данных: сталь 45 – Т5К10;

глубина резания t=1,0 мм подача S=0,2 мм/об передний угол главный задний угол главный угол в плане радиус при вершине R=0,1мм.

2. Условные обозначения: У – установившееся резание;

П – прерывистое резание;

П+С – прерывистое резание со смазкой.

Данные таблицы показывают, что исполь- ций при прерывистом резании. Данный факт зование твердой смазки во всех случаях значи- непосредственно вытекает из значительно тельно снижает температуру прерывистого ре- меньшей величины усадки стружки (более вы зания, которая при отсутствии смазки близка сокая скорость движения стружки по передней к температуре установившегося резания (при поверхности) и меньшей высоты контактной всех условиях разница не превышает 50°). зоны (выше градиент деформации), что тожде В зоне стружкообразования разница в темпера- ственно ее более высокой скорости). В случае турах минимальна. При этом интенсивность те- использования твердой смазки интенсивность пловыделений наиболее высока при прерыви- тепловыделений значительно ниже, что и явля стом резании со смазкой, а при установившем- ется основной причиной более низкой темпера ся резании она имеет наименьшее значение. туры резания.

Эти результаты объясняются аналогичным со отношением скоростей деформации в зоне БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК стружкообразования 2. В контактной зоне на передней поверхности соотношение интенсив- 1. Резников, А. Н. Теплофизика процессов механиче ской обработки материалов / А. Н. Резников. – М.: Ма ностей тепловыделений другое. Максимум шиностроение, 1981. – 279 с.

имеет место при обычном прерывистом реза 2. Солодков, В. А. Особенности стружкообразования и нии, и он в среднем в 1,4 раза выше, чем при контактного взаимодействия при прерывистом резании / установившемся. Так же, как и для зоны струж- В. А. Солодков // Повышение эффективности обработки кообразования, это можно объяснить значи- резанием: коллективная монография. – М.: Издат. дом тельно более высокими скоростями деформа- «Спектр», 2012. – Раздел 3. – С. 95–133.

50 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. А. Г. Схиртладзе, С. Ю. Быков, С. А. Схиртладзе ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРУЖИННЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

E-mail: ags@stankin.ru В статье изложена технология ремонта пружинных манометров для измерения давления. Приведена по следовательность поверки приборов, а также их регулировки.

Ключевые слова: пружинный манометр, ремонт, восстановление, прибор, контроль, трубчатая пружина, давление, сектор, шестерня, датчик, упругость, узел, линия, деформация, пайка, поверка, шкала, регулиров ка, стрелка.

The article describes the technology of repair spring manometer to measure the pressure. Sequential verification instruments and their adjustment.

Keywords: spring pressure gauge, repair, restore, device control, Bourdon tube, the pressure, the sector gear, sensor, elasticity, knot, line, strain, soldering, calibration, scale, adjust the arrow.

В промышленности и других хозяйственных ческие манометры имеют класс точности 1,5;

2,5;

сферах используется большое количество пру- 4,0;

контрольные – 0,6;

1,0;

образцовые – 0,16;

жинных приборов, служащих для измерения дав- 0,25;

0,4. Принцип действия и конструкция мано ления. Наиболее распространены пружинные ма- метров всех типов идентичны друг другу. Верх нометры (рис. 1), которые выпускаются с одно- ние пределы измерений манометров в зависимо витковой и многовитковой пружинами. По клас- сти от их типов определяются следующими вели су точности эти манометры подразделяются на чинами: 0,06;

0,1;

0,16;

0,25;

0,4;

0,6;

1,0;

1,6;

2,5;

технические, контрольные и образцовые. Техни- 4,0;

6,0;

10;

16;

25;

40;

60;

100 МПа.

а б Рис. 1. Кинематическая схем пружинного манометра:

а – устройство, б – принцип действия: 1 – стрелка, 2 – шестерня (трибка), 3 – пружина, 4 – сектор, 5 – датчик давления (трубчатая пружина), 6 – поводок, 7 – штуцер На рис. 1, а приведена типовая кинематиче- узел, который состоит из подводка 6, зубчатого ская схема пружинного манометра [1]. Резьбо- сектора 4 и зубчатой шестерни (трибки) 2. Зуб вой штуцер 7 служит для подключения прибо- чатая шестерня зафиксирована соосно со стрел ра, трубчатая пружина 5 соединена со штуце- кой 1, а необходимый натяг создается за счет ром. Прибор имеет стрелку 1 и кинематический пружины (спиральной) 3. Под влиянием изме ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ряемого избыточного давления трубчатая пру- правностями являются износы деталей переда жина упруго деформируется и распрямляется. точного механизма, пружин, возникновение в При этом свободный ее конец перемещается последних остаточных деформаций. К неис вместе с поводком 6 и разворачивает зубчатый правностям также относятся повреждения кор сектор 4. Последний поворачивает на опреде- пуса, стекла, шкалы, увеличение зазоров в со ленный угол шестерню 2 (трибку) и стрелку 1. пряжениях деталей. При наличии неисправно Трубчатая пружина 5, которая представляет стей, которые можно устранить, для восстанов собой датчик давления, имеет в сечении оваль- ления работоспособности прибора его ремон ную, или эллипсовидную форму. Эта пружина тируют [3].

под воздействием измеряемого давления стре- Подлежащий ремонту манометр следует ра мится к окружности. При подаче на вход при- зобрать, осмотреть кинематический узел, труб бора избыточного давления газа или жидкости чатую пружину 3 (см. рис. 1). На зубчатом сек трубчатая пружина разжимается, а при подаче торе 4 не должно быть наклепа и изношенных разряжения – сжимается. Сила, возникающая зубцов. На плате самого сектора должны отсут под воздействием измеряемого давления, урав- ствовать следы деформации. При наличии из новешивается силой упругости чувствительно- нашивания зубцов сектора 4 нужно его заме го элемента прибора. Величина упругой дефор- нить. Деформацию платы можно устранить ее мации обычно невелика (8–12). В конструкции рихтовкой на металлической плите. Спираль прибора для повышения его чувствительности ная пружина не должна иметь касания витков.

смонтирован вышеуказанный кинематический Она должна иметь правильную геометриче узел, обеспечивающий поворот измерительной скую форму. Если возможно, пружину можно стрелки в зависимости от величины деформа- выправить посредством пинцета, используя при ции от нуля до максимального значения шкалы этом увеличительную лупу. Если это невозмож прибора. При отключении измеряемого давле- но, то пружину 3 следует заменить на новую.

ния упругая деформация пружины исчезает, После ремонта или замены ее нужно устано и она восстанавливает свое первоначальное по- вить одним концом в отверстие оси трибки ложение, и стрелка 1 возвращается на нулевую и зафиксировать посредством конусной латун отметку шкалы прибора. Наиболее распростра- ной шпильки. Другой конец пружины следует ненными манометрами такого типа являются зафиксировать указанным способом при упоре приборы ОБМ, МОШ и МТ. Их шкалы имеют зубца трибки к правой части сектора 4. После диапазон 270. Указанные манометры эксплуа- окончания полной сборки передаточного меха тируются с целью определения избыточных низма его необходимо смазать часовым маслом.

давлений жидких и газообразных сред. Мано- Если трубчатая пружина 5 (датчик давле метры типов ГМ (газовый), АМ (аммиачный), ния, см. рис. 1) деформирована, то ее нужно МК (кислородный) являются специальными при- заменить на новую. Для этого старую пружину борами. При эксплуатации на кислородных ли- необходимо удалить из гнезда держателя путем ниях обычных или кислородных манометров выпаивания из держателя газовой горелкой. За особую опасность представляет наличие в них тем зачистить гнездо для установки новой пру следов масел. Кислород, являясь окислителем, жины, которую запаивают. При пайке необхо резко увеличивает температуру масла. В ре- димо обеспечить правильное положение новой зультате этого может произойти местный взрыв. трубчатой пружины путем использования Поэтому до и после ремонта на кислородных свинцовых вкладышей или специального при линиях следует использовать только обезжирен- способления. После пайки следует проконтро ные кислородные манометры. Резервные мано- лировать ее герметичность. Для этого держа метры должны быть снабжены заглушками для тель с трубчатой пружиной нужно установить обеспечения герметичности приборов с целью на пресс и по контрольному манометру подать предотвращения попадания внутрь масел. максимальное расчетное давление. Отсутствие Манометры сверхвысоких давлений (СВ) падения давления в течение 4–5 минут указы используются для измерения давлений с верх- вает на герметичность манометра.

ними пределами от 160 до 1000 МПа. При восстановлении работоспособности ки При эксплуатации пружинных манометров слородных манометров следует обезжирить вследствие действия ряда факторов возникают внутреннюю рабочую полость и штуцер. Ре неисправности приборов [2]. Основными неис- монт необходимо осуществлять на рабочем 52 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Послеремонтная поверка пружинных мано месте, которое изолировано от других прибо метров осуществляется на грузопоршневых ма ров. Для проверки отсутствия следов масла используют 6–10 см3 спирта. Манометр нуж- нометрах типа МП-60 и МП-600, которые име ют соответствующие классы точности 0, но несколько раз встряхнуть при положении и 0,2 [1]. Такой манометр (рис. 2) состоит из штуцера вверх. Затем вылить спирт на белую корпуса 15, представляющего собой совместно чистую бумагу. Если на ней после высыха с поршнем 16, винтовым штоком 17 и махови ния спирта нет пятен масла, то манометр обез ком 1 винтовой пресс.

жирен.

Рис. 2. Схема грузопоршневого манометра для поверки пружинных манометров При вращении маховика 1 поршень 16 дви- кой 6. Для создания величин последующих жется вместе со штоком 17. Калиброванный давлений необходимо откорректировать шкалы поршень 8 с тарелкой 6, на которой расположе- за счет соответствующих масс калибровочных ны калиброванные грузы 7, может перемещать- грузов. При отсчете показаний поверяемого ся по отношению к грузопоршневой колонке 9 манометра 10 тарелка 6 для компенсации по под давлением трансформаторного масла, ко- грешности, вызываемой трением поршня 8, торое заливают в винтовой пресс при вращении должна вращаться с частотой в пределах 30– маховика 1 в воронку 4 при открытом вентиле 5 50 об/мин. Погрешность измерений можно оп и установленном в левое крайнее положение ределить как разность показаний поверяемого поршне 16. При этом вентили 2, 12, 13, 14 дол- манометра 10 и давления, которое создается жны быть замкнуты. Если возникает перелив прессом.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 9 |
 





 
© 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.