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 |

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

-- [ Страница 2 ] --

лед с помощью пластинок из полиэтилена вы сокого давления (л=0,92 т/м2, f 0,15, что со ответствует условиям подобия (1)) одинаковой формы и размеров и обеспечивать повторяе мость опытов, которые можно проводить в обычном (не ледовом) бассейне.

При пересчете результатов на натуру ис пользуются формулы, полученные выше:

hн hм ;

vн vм ;

Rнобл 3 Rмобл (9) Формулы (9) справедливы, если испытания проводятся в пресной воде и пересчет ведется на пресную воду. При пересчете на морскую воду необходимо вводить коэффициент, учи тывающий изменение сил плавучести и трения Рис. 1. Полное сопротивление во льду толщиной 0,7 м:

из-за изменения плотности воды и льда. Этот —— данные натурных испытаний, • - пересчет на натуру.

коэффициент имеет вид:

Рис. 2. Фрагменты движения ледокола во льду 26 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 2. Шиманский Ю.А. Теория моделирования движения По предлагаемой методике были проведены судна в сплошном ледяном поле. Современные вопросы испытания масштабной серии моделей речного ледоколостроения / Ю.А. Шиманский. – Л.: Гидрометео ледокола Р-47, ледоколов пр.16 и 1105, тесто- издат, 1960., 89 с.

вые испытания морского ледокола R-50, кото- 3. Зуев В.А., Грамузов Е.М., Семенов Д.А. Моделиро вание взаимодействия судна со льдом // Труды ЦНИИ им.

рые показали удовлетворительную сходимость акад. А.Н. Крылова: СПб., 2011. Вып. 63 (347), - с.51-58.

с натурными результатами (рис. 1). Фрагменты 4. Семенов Д.А. Моделирование солености воды и испытаний в тонком сплошном и битом льду льда при модельных испытаниях судов в битых льдах. / приведены на рис. 2. Известия КГТУ, научный журнал Калининградского госу дарственного технического университета, Калининград, Кроме этого подвергался проверке упро 2012, №25, с.127-134.

щенный метод пересчета без разделения соп- 5. Доронин Ю.П. Морской лед/ Ю.П. Доронин, Д.Е. Хей ротивления на составляющие. Эксперименты син. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975, 318 с.

показали, что удовлетворительных результа- 6. Зуев В.А. Средства продления навигации на внут ренних водных путях / В.А. Зуев. - Л.: Судостроение, тов можно добиться, пересчитывая полное г.,206 с.

сопротивление модели по зависимостям [7] 7. Ионов Б.П. Ледовая ходкость судов / Б.П. Ионов, hн 4 3 ;

vн v м ;

Rн 3 Rм. Е.М. Грамузов. – СПб.: Судостроение, 2001, 512 с.

8. Лавров В.В. Деформация и прочность льда / В.В. Лав ров. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969, 206 с.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 9. Богородский В.В. Лед / В.В. Богородский, В.П. Гав рило. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 384 с.

1. Ногид Л.М. Моделирование движения судна в сплош- 10. Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания су ном ледяном поле и в битых льдах. Труды ЛКИ, вып. дов во льдах / К.Е. Сазонов. - СПб.: ЦНИИ им. акад.

XXVIII. – Л. - С.179-185. А.Н. Крылова, 2010 г., 274 с.

УДК 621.9.048. О. Ф. Корпелянский, С. И. Агапов, А. Б. Травов ВЛИЯНИЕ ВВЕДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗОНУ ПЕРЕТОЧКИ ОСЕВОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА РАДИУС ЗАКРУГЛЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: stanki@vstu.ru В статье описывается влияние введения ультразвуковых колебаний в зону переточки режущего инстру мента на формирование радиуса закругления режущих кромок. Также приводится описание изменения этого параметра в течение времени работы инструмента.

Ключевые слова: осевой инструмент, заточка, радиус закругления режущей кромки.

The article describes the impact of the introduction of ultrasound vibrations in the resharpening area of cutting tools for the formation of the curvature radius of cutting edges. It also includes a description of the change this pa rameter for the time of work tools.

Keywords: axial tool, the sharpening. curvature radius of cutting edge.

Предлагаемый авторами способ заточки всех видов рассмотренного осевого режущего осевого металлорежущего инструмента был инструмента (сверла, зенкера, развертки). Так подробно описан в нескольких ранее опублико- же установлено, что отверстия, обработанные ванных работах авторов (1, 2). Также в этих ра- инструментом, заточенным предложенным спо ботах описаны закономерности изменения не- собом имеют более низкую шероховатость.

которых технологических факторов, при ис- Вследствие полученных эксперименталь пользовании предлагаемого авторами способа ных результатов по снижению шероховатости заточки инструмента. В частности установлено, поверхности деталей, обработанных инстру что шероховатость режущих поверхностей ин- ментом, заточенным с введением ультразвуко струмента, заточенного с применение ультра- вых колебаний в зону переточки, перед автора звуковых колебаний существенно снижается, ми встала задача определить основные факторы по отношению к традиционно заточенному ин- присущие инструменту, влияющие на качество струменту. Эта особенность справедлива для поверхности детали при обработке отверстий.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Многие авторы сходятся во мнении, что на тине. Радиус закругления режущей кромки оп качество обработанной поверхности детали ределялся под микроскопом по оттискам на влияют следующие факторы: пластинах, а на соответствующем обработан – технологические параметры резания (ско- ном отверстии замерялся параметр шерохова рость, подача, глубина) тости. Результаты данного эксперимента при – шероховатость режущих кромок инстру- сверлении представлены на рис. 1.

мента Как видно из приведенных графиков, инст – силы резания румент заточенный с введением ультразвуко – твердость режущей поверхности инстру- вых колебаний в зону переточки изначально мента имеет меньший радиус закругления режущих – остаточные поверхностные напряжения на кромок Rрк, предложенный способ заточки по рабочих поверхностях инструмента зволил снизить данный параметр для сверл из Однако, одним из ключевых факторов, быстрорежущей стали марки Р6М5 на 28%.

влияющих на качество обработанной поверхно- Результаты аналогичных опытов, проведен сти является «острота режущего клина», кото- ных при зенкеровании, представлены на рис. 2.

рая по сути зависит от двух параметров: При заточке зенкеров предложенным способом, – угол заострения режущего клина (факти- параметр Rрк снизился на 33%. Помимо полу чески неизменный параметр в процессе обра- чения изначально более низкой величина Rрк, ботки);

также наблюдается существенно более низкий – радиус закругления режущей кромки ин- его рост, по отношению к традиционно зато струмента (параметр, непосредственно харак- ченному инструменту, о чем говорят более по теризующий остроту режущего клина, завися- логие линии 3 и 4 на графике.

щий от нескольких факторов и существенно изменяющийся в процессе обработки);

Как выяснилось в ходе экспериментов ра диус закругления режущей кромки инструмен та, один из ключевых факторов, влияющих на качество обработанной поверхности.

Эксперимент проводился следующим обра зом: заточенный инструмент устанавливался в патрон станка и производилась обработка от верстий. Через каждые пять минут наработки, инструмент снимался и с режущего клина де лался оттиск на нумерованной свинцовой плас Рис. 2. Зависимость радиуса закругления режущей кромки ин струмента от времени наработки при зенкеровании отверстий Характер изменения радиуса закругления режущей кромки инструмента очень схож с ха рактером износа металлорежущего инструмен та – изначально наблюдается существенное увеличение данной величины, происходящие в первые 5 – 10 минут наработки. Затем следует стабильное и плавное увеличение радиуса Rрк, характерное периоду устойчивой работы при рассмотрении износа инструмента. А затем происходит резкое увеличение скорости роста радиуса Rрк, характерное началу катастрофиче Рис. 1. Зависимость радиуса закругления режущей кромки ского износа инструмента.

инструмента от времени наработки при сверлении отверстий 28 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ На рис. 3 представлен график, отражающий чала катастрофического износа инструмента, результаты аналогичного эксперимента, прове- когда величина фаски износа начинает резко денного для процесса развертывания. Изна- возрастать в течение небольшого очередного чально, развертка, заточенная с введением периода наработки, кривые характеризующие ультразвуковых колебаний в зону переточки, изменение радиуса закругления режущей кром имела радиус закругления режущей кромки на ки еще не успевают дойти до точки начала рез 25% ниже относительно данного параметра ин- кого увеличения данного параметра. Данная струмента заточенного традиционным спосо- особенность наблюдается только на получисто бом. Но наиболее интересной особенностью, вых и чистовых операциях, что можно объяс наблюдаемой на рис.2 и рис.3, является тот мо- нить небольшими силами и глубиной резания и мент, что по истечению периода стойкости ин- соответственно невысокими температурами в струмента, который определялся величиной зоне снятия стружки. В виду вышесказанного, максимально допустимой фаски износа по зад- радиус Rрк инструмента, заточенного ранее ней поверхности инструмента (hзmax=0,45 мм), предложенным авторами способом, по истече по достижении которой инструмент отправлял- нии периода стойкости инструмента при чисто ся на переточку, изменения радиуса закругле- вых операциях удалось снизить на 58% при об ния режущей кромки инструмента, носит ха- работке стали 40 и на 50% при обработке стали рактер плавного увеличения. Т.е. в момент на- ОХМ.

Rрк, мкм 1 t, мин 0 10 20 30 40 50 Инструмен с традиционной заточкой Инструмент, заточенный с УЗК материал - сталь ОХМ (1,2), сталь 40 (3,4), инструмент развертка 12 мм, Р6М5, V=0,078м/c, S=0,4 мм/об Рис. 3. Зависимость радиуса закругления режущей кромки инструмента от времени наработки при развертывании отверстий БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Описанные эксперименты проводились на вертикально-сверлильном станке мод. 2Н135. 1. Корпелянский, О. Ф. Способ заточки осевого инст Заточка сверл и зенкеров производилась на за- румента с введением ультразвуковых колебаний в зону перешлифовки /О.Ф. Корпелянский//Известия ВолгГТУ:

точном полуавтоматическом станке мод. 3Г653, межвуз. сб. науч. ст. № 7/ВолгГТУ. -Волгоград, 2013. а разверток на заточном станке мод. 3М642. (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении»).

Для введения ультразвуковых колебаний в зону 2. Корпелянский, О. Ф. Ультразвуковое приспособле ние для заточки осевого инструмента /О.Ф. Корпелян переточки использовалось специально разрабо ский//Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 7 / Волг танное и изготовленное приспособление, опи- ГТУ. -Волгоград, 2011. -(Серия «Прогрессивные техноло санное в статье (1). гии в машиностроении»).

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3. Смольников, Н.Я. Анализ возможности введения Волгоград, 2009. -(Серия «Прогрессивные технологии в ультразвуковых колебаний в зону резания /Н.Я. Смольни- машиностроении»).

ков, С.И. Агапов, Н.А. Федянова, О.Ф. Корпелянский// 4. Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообраба Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 5/ВолгГТУ. - тываемых материалов - М.: Машиностроение, 1968. - 367 с.

УДК 621.9.015 + 621.91. А. Н. Кравцов ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МНОГОУРОВНЕВОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ Закрытое акционерное общество «ОНИКС» (г. Ирбит, Россия) E-mail:zao-oniks@yandex.ru Рассмотрена система комплексных параметров, применяемая при обеспечении эксплуатационных ха рактеристик поверхностей деталей в условиях многоуровневой стандартизации.

Ключевые слова: эксплуатационные характеристики, поверхностный слой, качество, стандартизация.

The system of complex state variables is considered with was applied to technological maintenance of the field performance data of surfaces of parts in a multi-level standardization.

Keywords: field-performance data, surface layer, quality, standardization.

В условиях рыночной экономики в маши- Второй уровень стандартизации отличен от ностроении на первый план вышли вопросы первого, стандарты этого уровня должны вза качества изделий. Опыт плановой экономики имно учитывать потребности производителя показал несостоятельность жесткой государст- и потребителя. Они формируются на основе венной регламентации и стандартизации, одна- функционально-стоимостного анализа (ФСА), ко полный отказ от государственных стандар- который представляет собой метод системного тов не дает желаемых результатов. Рассматривая исследования функций объекта, направленный вопрос стандартизации в машиностроении, при на минимизацию затрат в сферах проектирова обеспечении качества изделий, с современных ния, производства и эксплуатации. А также позиций формализации можно выделить три функционально-физического анализа (ФФА), уровня стандартизации: а) применение стандар- анализа причин и последствий дефектов для тов ISO и государственных стандартов ГОСТ, потребителей (FMEA), развертывание функций как массива накопленного опыта достижений качества (QFD) (см. [1]). Такой подход форми науки и производства (первый уровень);

б) от- рования отраслевых стандартов используется раслевой уровень стандартизации (второй);

в большинстве развитых стран, как средство в) производственная стандартизация (третий). конкурентной борьбы и особенно эффективен На стадии разработки промышленного об- при использовании CALS-технологий [1].

разца первый уровень вполне способен обеспе- Стандарты второго уровня должны взаимно чить базы данных САПР для формирования учитывать потребности производителя и потре массива исходных данных. При этом необхо- бителя, и поэтому необходимо представить по димо отметить, что этот уровень требует посто- требителю объективные доказательства спо янных фундаментальных научных и экспери- собности поставщика к производству товаров и ментальных исследований, что позволит ему услуг определенного уровня качества, а также отражать последние достижения науки и про- конкурентоспособности, повышения обеспече изводства. По своему назначению эти исследо- ния климата доверия.

вания требуют общегосударственного финан- Под обеспечением качества изделий пони сирования и государственной поддержки. Пер- мается, в большей степени, обеспечение экс вый уровень должен обеспечить общность плуатационных характеристик (свойств) кон терминологии и стандартизацию основных по- тактирующих поверхностей деталей. Для обес нятий. Формализация терминологии с позиций печения качества поверхностей в настоящее этого уровня остается актуальной задачей фун- время применяется система параметров (пара даментальных научных исследований и органи- метрический подход), основанная на историче зационных решений стандартизации. ски сложившихся условиях разделения неров 30 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ностей на шероховатость, волнистость, микро- приемов, применяемых при производстве, как рельеф и макро-отклонения [2]. Этот подход правило, это НОУ-ХАУ. Стандарты этого создает возможности наиболее доступной рег- уровня - это стандарты организации, позволя ламентации состояния поверхностей контакти- ющие техническими, организационными и д.р.

рующих деталей. методами достичь качества технологических Перечень свойств, характеризующих каче- регламентов, разработанных и принятых при ство для каждого изделия или их определенной выработке стандартов второго уровня (произ группы, определяются условиями рынка. Зада- водственная стандартизация).

ча отраслевой стандартизации состоит в том, Как показывают исследования в работах [2, чтобы сделать их понятными для производите- 3], применение ГОСТ 2789-73 (Шероховатость ля и потребителя, описать и формализовать эти поверхности. Параметры и характеристики) не свойства. В научных исследованиях [1] предла- решает проблемы обеспечения эксплуатацион гается разделить их на три вида: эксплуатаци- ных характеристик поверхностного слоя дета онные, экономические и производственно тех- лей, т.к. его состояние характеризуется геомет нические. В рамках ГОСТ 15467-79 (Управле- рическими, физико-механическими параметра ние качеством продукции. Основные понятия. ми, многие из которых не охватывает стандарт.

Термины и определения) была сделана попытка Эксплуатационный показатель узла трения введения формализованных показателей, неко- представляется в виде [2]: I = Ф(Q1;

Q2;

торые из которых могут использоваться при Q3…Qn), а комплексные параметры поверхно создании базы данных показателей качества стей контактирующих деталей: Q1 = f(МО1, В1, изделий. Задача отраслевой стандартизации со- Ш1, У1, Н1, ФС1, ФХС1), …, Qi = f(МОi, Вi, Шi, стоит в том, чтобы разработать регламенты для Уi, Нi, ФСi, ФХСi). Здесь, МОi, Вi, Шi, Уi, Нi, различных их видов. ФСi, ФХСi – показатели макроотклонений, вол Производственно-технические (эксплуата- нистости, шероховатости, упрочнения, напря ционные характеристики (ЭС), в этой статье женности, физического и физико-химического под аббревиатурой «ЭС» понимается именно состояния контактирующих поверхностей со этот термин) – это свойства, имеющие вполне ответственно;

Q1, …, Qn – комплексные пара определенно выраженную и эмпирически опи- метры состояния поверхностей;

I – эксплуата санную характеристику и соответствующую ей ционный показатель;

единицу измерения. Экономические - это свой- Проблема решается при введении системы ства, имеющие формально выраженные эконо- параметров, комплексно характеризующих экс мические категории, оцениваемые в денежном плуатационные характеристики деталей машин, выражении. Эксплуатационные - это свойства, которые рассмотрены в работе [2]. На базе имеющие аналитические характеристики, оце- принятой системы параметров применяются ниваемые на основе статистических и вероят- комплексные параметры, характеризующие не ностных данных исследования. сущую способность и равновесное состояние В условиях рынка весь набор свойств, влияет поверхностей при трении и износе, а также на вероятность успешного продвижения на по- возможность использовать их для непосредст требительском рынке, а степень влияния можно венного обеспечения эксплуатационных харак оценивать показателями весомости [3]. Показа- теристик.

тели качества являются характеристиками изде- Комплексный параметр состояния поверх лия в целом как продукта потребления и обеспе- ности характеризует определенную ее эксплуа чиваются системой конкретных свойств деталей тационную характеристику через систему па и узлов. Решение задач стандартизации второго раметров качества поверхности, как например уровня дают возможность формализовать дан- Cx [2], он изменяет свои значения в процессе ные о конструкции изделия, также они занимают приработки поверхностей, не завися от исход значительную часть в общем объеме информа- ных значений, полученных обработкой. При ции, используемой в ходе его жизненного цикла. этом комплексные параметры состояния по На основе этих данных решается ряд задач про- верхности являются безразмерными комплек изводства, материально-технического снабже- сами. К таким параметрам относятся: ком ния, сбыта и эксплуатации продукции. плексный параметр равновесного состояния Третий уровень стандартизации представ- поверхностей трения Cx, комплексный пара ляет собой систему формализованных правил и метр несущей способности (контактная жест ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ кость) П, комплексный параметр, характери- при рассматриваемом методе обработки зующий усталостную прочность поверхностей (ОЭМО), минимума проекции функции затрат Cy, комплексный параметр поверхностей, взаи- на их ось, а также максимума плотности рас модействующих с внешней средой F, ком- пределения вероятности при ограниченном на плексный параметр посадок с натягом поверх- боре регламентируемых параметрах состояния ностей CM, комплексный параметр шероховато- поверхности (см. рис. 1 и табл. 1).

сти поверхностей, характеризующий трение Выходной информацией конструктора и ис и износ [2], комплексный параметр равно- ходными данными для технолога служит об мерного износа поверхностей И, комплексный ласть регламентируемых значений ЭС - ОРЭС.

параметр долговечности поверхностей Д, ком- Она включает все ЭС, которые конструктор за плексный параметр подвижных упорных со- дал технологу. А значение этой области не за единений поверхностей Н [3], комплексный па- висит от, тех, которые достигнуты технологи раметр искрозащиты и взрывозащиты соедине- чески. Нахождение наиболее оптимального ний Kх и др. варианта технологического обеспечения экс Использование комплексных параметров плуатационных характеристик, на стадии под состояния поверхностей при построении стан- готовки производства, эффективно решается дартов производственных организаций наибо- с применением принципов функционально лее удобно производить при помощи систем- стоимостного анализа ФСА. Эта задача решена ной оптимизации технологического обеспече- в работе [3].

ния эксплуатационных характеристик, которая В случае непересечения области ОЭМО рассмотрена в работе [3]. Она основана на с областью ОРЭС возможны следующие пути двухступенчатой схеме технологического обес- решения задачи технологического обеспечения печения эксплуатационных характеристик с эксплуатационных характеристик: а) смена ме разделением задач технолога и конструктора, и тода обработки поверхности на финишном эта заданием комплексных параметров на каждой пе технологического процесса;

б) смена регла из этих стадий. При этом критериями по опре- ментируемого(-ых) параметра(ов) состояния делению метода обработки на финишном этапе поверхностного слоя;

в) увеличение числа эта являются необходимые условия максимума пов обработки поверхностей в технологиче площадей области эффективного значения ЭС ском процессе.

Рис. 1. Схема расположения областей ОДМО* комплексного параметра И при обработке внутренних поверхностей тел вращения**:

(* - ОДМО – область достижимых значений эксплуатационных характеристик методом обработки поверхностей;

** - схемы построены для поверхностей деталей из конструкционных сталей;

ОРЭС – зависит только от физико-механических свойств поверхности и условий эксплуатации;

ОДМО – определяется системой параметров поверхностного слоя, полученного после обработки;

ОЭМО – определит набор параметров поверхностного слоя, необходимых для обеспечения заданной эксплуатационной характеристики поверхности) 32 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Критерии выбора оптимального варианта технологического обеспечения эксплуатационных свойств поверхностей деталей и точности конструкторских и технологических размеров Критерий оптимальности технологического перехода (рис. 1) I-й критерий оптимальности II-й критерий оптимальности III-й критерий оптимальности Максимум площади ОЭМО (СОЭМО) Минимум величины затрат Сi Максимум вероятности Рj(Rai) МОDC ;

B B jопт.Ci min ;

B B jопт.S D max ;

B B jопт.Pj ( Rai ) max ;

A D B ;

Ci = F(xi);

D = {D1, D2, D3, …, Di};

B = {B1, B2, B3, …, Bj};

Bопт B ;

C = {C1, C2, C3, …, Ci};

Критерий оптимальности технологической операции (рис. 2) I-й критерий оптимальности II-й критерий оптимальности Обеспечение точности линейных Обеспечение точности линейных технологических раз меров конструкторских размеров ZLmax/ZLmin 3 ТKi TLi III-й критерий оптимальности IV-й критерий оптимальности Обеспечение точности технологических размеров ос- Обеспечение точности конструкторских размеров основ новных отверстий ных отверстий ZRmax/ZRmin 3 ТRKi TRi Рис. 2. Размерная схема обработки основного отверстия (на одном установе):

TKi – допуски размеров, заданных конструктором, TRi – допуски технологических размеров, РГj и ЗБk – позиции инструментальной головки технологического оборудования и задняя бабка соответственно, Zi и – номинальные припуски и величина отклонения формы поверх ности при изготовлении ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При оптимизации технологических процес- Этого можно добиться различными спосо сов важно определить критерии оптимально- бами, некоторые из которых, могут быть таки сти, которые могут заключаться не только ми: увеличение числа этапов обработки поверх в обеспечении эксплуатационных характери- ностей, в т.ч. и замена методов их обработки, стик поверхностей детали, но и точность ее смена технологических баз, замена типа и спо размеров. А также уровни оптимальности, как соба получения исходной заготовки и другие.

например перехода и операции. Применение стандартов с разделением их Таким образом, на уровне перехода, это не- по уровням применения позволяют эффективно обходимые условия максимума площадей регулировать качество эксплуатационных ха ОЭМО (SОЭМО), которая образуется пересечени- рактеристик изделий. Как показывают резуль ем области достижимых значений ЭС при рас- таты работ [2, 3], государственные стандарты сматриваемом методе обработки (ОДМО) с об- не решают задачи обеспечения гибкости в под ластью ОРЭС. А также минимума проекции ходах обеспечения качества, однако этот ин функции затрат Ci на ось C, и максимума плот- формационный пласт открывает возможности ности распределения вероятности Pj(Rai) (см. создания базы общероссийских и отраслевых таблицу). стандартов. Данные задачи решаются при при И, на уровне операции, соблюдение условия менении комплексных параметров состояния отношения максимального и минимального поверхностного слоя при обеспечении эксплуа припусков ZLmax/ZLmin 3 (ZRmax/ZRmin 3) на чис- тационных характеристик изделий на третьем товых и отделочных переходах, а также то, уровне стандартизации (производственная стан чтобы допуск конструкторского размера ТКi дартизация).

(ТRKi – при наличии основных отверстий в кон БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК струкции заготовки) был больше, либо равным 1. Соломенцев Ю.М. Информационно-вычислитель сумме допусков технологических размеров ТLi ные системы в машиностроении: CALS-технологии (TRi), входящих в размерную цепь: ТKi TLi [Текст] / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, В.В. Пав (ТRKi TRi) (рис. 2). лов, А.В. Рыбаков. – М.: «Наука», 2003. – 292 с.: ил.

2. Инженерия поверхностей деталей [Текст] / Колл.

При необеспечении условий оптимальности авт.;

Под ред. А.Г. Суслова. М.: «Машиностроение», 2008. – технологической операции (см. таблицу) необ- 320 с.: ил.

ходимо перестроить размерные схемы техноло- 3. Инструментальные средства менеджмента [Текст] / В.Н. Тисенко [и др.];

Закрытое акционерное об-во гического процесса таким образом, чтобы (I – "ОНИКС" (Об-ние науч., инженерных и коммерческих IV) критерии не нарушались. структур);

- Тольятти: ЗАО «ОНИКС», 2012 – 217 с.: ил.

УДК 621. О. А. Курсин, Н. И. Егоров, И. Ф. Кожемякин, И. С. Филатов, М. Ю. Полянчикова, С. Ч. Као ВЛИЯНИЕ ПРИСУТСТВИЯ ВОДОРОДА В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ЗАГОТОВКИ НА МИКРОГЕОМЕТРИЮ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ФИНИШНОЙ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ Волгоградский государственный технический университет E-mail:techmash@vstu.ru В работе исследованы проблемы, возникающие при хонинговании низкоуглеродистых сталей. Предло жены пути повышения качества поверхности при финишной обработке. Рассмотрены преимущества наво дораживания перед обработкой над цементацией и азотированием. Изучена микрогеометрия обработанных хонингованием поверхностей различной твердости.

Ключевые слова: хонингование, наводораживание, качество поверхности, аустенитная сталь, абразивная обработка.

The paper studies problems arising at honing of low carbon steels. Propose ways improving the quality of sur face at finishing processing. Discusses the advantages hydrogen saturation of the surface prior to processing over carburizing and nitriding. Studied microgeometry processed honing surfaces of different hardness.

Keywords: honing, saturation of the surface by hydrogen, quality of a surface, steel of an austenite class, abra sive processing.

Развитие современного машиностроения, по- логических процессов обработки деталей ма вышение производительности и качества по- шин, в особенности на финишных операциях.

верхности требует совершенствования техно- Именно на окончательных операциях формиру 34 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ется поверхностный слой детали, определяю- зивной обработки производить следующие ви щий их эксплуатационные свойства. ды низкотемпературной обработки: опережаю Однако на производстве при финишной аб- щее пластическое деформирование [4, 5] или разивной обработке гидро- пневмоцилиндров, наводораживание [6]. Однако, опережающее цилиндров компрессоров из «мягких» низкоуг- пластическое деформирование, при обработке леродистых морозостойких и аустенитных ко- морозостойких сталей типа 09Г2С, в отличии розионностойких сталей в нефтяной, химиче- от аустенитных, дает слабый эффект. Следова ской и пищевой промышленности не удается тельно, рассмотрим процесс наводораживания.

достичь высокого качества обработанной по- Экспериментально установлено, что насыще верхности: образуется большая шероховатость, ние поверхности водородом при помощи элек задиры и наплывы металла вследствие пла- тролиза [6] эффективно повышает твердость низ стичности обрабатываемого материала. Для по- коуглеродистых морозостойких и нержавеющих вышения качества требуется многократная сталей типа 09Г2С, Ст3, 12Х18Н10Т и т.д.

машинно-ручная доводка или полирование, что Рассмотрим более подробно способ хонин характеризуется высокой трудоемкостью и не- гования низкоуглеродистых сталей с предвари стабильностью качества обработанной поверх- тельным наводороживанием.

ности. Данный способ заключается в том, что пе В настоящее время для обработки гидро- ред обработкой хонингованием поверхность и пневмоцилиндров из подобных материалов на предварительно насыщают водородом. Насы производстве часто применяют раскатывание щение поверхности водородом производится вместо хонингования. Однако, раскатывание в электролитической установке с титановым отверстий дает низкую точность размеров анодом, покрытым окисью рутения (рис. 1).

и геометрической формы. Также, после раска тывания возможен перенаклеп поверхности, что приводит к образованию микротрещин и разрушению поверхности в процессе работы.

Кроме того, известные прогрессивные ме тоды финишной обработки хонингованием по зволяют улучшить микрогеометрию на «мяг ких» материалах не более чем на 20%.

Для решения данной проблемы предлагает ся повышать твердость поверхности перед об работкой. Установлено, что твердость поверх ности оказывает существенное влияние на ве личину ее шероховатости. Так, например, при хонинговании «мягкой» аустенитной стали 12Х18Н10Т (HB 270) достигается параметр шероховатости Ra 1,3 мкм, а при обработке за- Рис. 1. Схема электролитической установки:

1- заготовка;

2 – титановый анод;

3 - электролит каленной стали ШХ15 (HRC 58) Ra = 0,3 мкм.

Известные способы повышения твердости В качестве электролита используется 0,1 н.

поверхности, такие как азотирование [1], це р-р H2SO4 + 0,5 г/литр тиомочевины. Плот ментация и нитроцементация [2], лазерное ле ность тока наводораживания составляет 0,75 – гирование поверхностного слоя [3] имеют об 2 мА/см2.

щие недостатки: снижение коррозионной стой Предлагаемый способ хонингования с пред кости изделий, вследствие выбивания атомов варительным наводораживанием позволяет хрома атомами углерода или азота, что осо снизить параметр шероховатости Ra до 40%.

бенно значимо для химической и пищевой Это видно из представленных профилограмм промышленности, а также возникают тепловые (рис. 2, 3).

деформации, возникающие при распределении Полученный результат достигается увели внутренних напряжений, вследствие нагрева до чением твердости поверхности, вследствие чего температур 700-950 °С. Поэтому данные на абразивные зерна при хонинговании внедряют правления в ряде случаев неприменимы.

ся на меньшую глубину, что уменьшает следы Авторами, для устранения указанных не обработки и наплывы металла вдоль следа. Это достатков, предлагается перед процессом абра ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ может значительно увеличить срок службы из- Оптимальное время наводораживания со делия и его конкурентоспособность. ставляет 30 мин., так как интенсивность про цесса с течением времени снижается. Зависи мость твердости поверхности от времени наво дораживания приведена на рис. 4.

Кроме того, предлагаемый способ обработ ки позволяет снизить износ абразивного инст румента до 20% благодаря уменьшению сил ре зания из-за меньшей глубины внедрения зерен, что снижает затраты на изготовление изделий.

Предварительное наводораживание поверх ностного слоя также положительно отражается Рис. 2. Микропрофиль поверхности, полученной после об на качестве обработанной поверхности при хо работки нержавеющей стали 12Х18Н10Т обычным спосо нинговании с возрастающей скоростью резания бом хонингования (Ra = 1,35 мкм) [7, 8] и другими прогрессивными способами.

Таким образом, предлагаемые модерниза ции известных способов финишной абразивной обработки позволяет эффективно применять их и на «мягких» труднообрабатываемых сталях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Лахтин, Ю.М. Азотирование стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. - М.: Машиностроение, 1976. – С. 81 – 88.

2. Прженосил, Б. Нитроцементация. М.: Машино Рис. 3. Микропрофиль поверхности, полученной после строение, 1969. – 212 с.

обработки не-ржавеющей стали 12Х18Н10Т хонинговани- 3. Григорьянц, А.Г Технологические процессы лазер ем с предварительным наводораживанием (Ra = 0,85 мкм) ной обработки. / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, А.И. Ми сюров - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 664 с.

4. Полянчиков, Ю.Н. Исследование влияния твердости Увеличение твердости достигается в ре обрабатываемого материала на качество поверхности при зультате того, что в поверхность поступает во- хонинговании / Ю.Н. Полянчиков, О.А. Курсин, Д.А. Мар дород в атомарном состоянии и превращается тус, М.Ю. Полянчикова, Н.И. Егоров // Известия ВолгГТУ.

в молекулярное, увеличивает объем, разжимает Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении».

Вып. 8: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, поверхность изнутри и вызывает ее наклеп.

2012. – № 13. – C. 51-54.

В процессе наводораживания происходят сле- 5. Полянчиков, Ю.Н. Получение оптимальных харак дующие процессы: общее уравнение диссоциа- теристик поверхностного слоя деталей при резании по ме ции электролита – H2SO4 2H+ + SO42;

про- тоду с опережающим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, Г. В. Ге цесс происходящий на катоде (поверхность за ронтиди, А. Р. Ингеманссон // Известия ВолгГТУ. Серия готовки) – притягиваются катионы H+, восста «Прогрессивные технологии в машиностроении». Вып. 5 :

навливаются ионы H+: 2H+ + 2 H2;

процесс межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2009. – № 8. – на аноде (титановый стержень) – притягивают- С. 31-33.

ся анионы SO42- и молекулы H2O, окисляется 6. Полянчиков, Ю.Н. Повышение параметров резания вода: H2O - 2 1/2O2 + 2H+. путем поверхностного наводораживания заготовок. / Ю.Н. По лянчиков, Н.И. Егоров, М.Ю. Полянчикова // Научно-тех нический журнал «Фундаментальные и прикладные про блемы техники и технологии» № 2-2 (292) 2012 март апрель. – С. 30 – 34.

7. Пат. РФ № 2305620. Способ обработки отверстий. / Полянчиков Ю. Н., Полянчикова М. Ю., Курсин О. А., Ко жевникова А. А. – Опубл. 10.09.2007 г., Бюллетень № 25, МПК B24B 1/00, B24B 33/02.

8. Полянчиков, Ю. Н. Преимущества способа хонин гования с возрастающей скоростью резания. / Ю.Н. По лянчиков, М.Ю. Полянчикова, А.А. Емельяненко, О. А. Кур син, А. И. Курченко // Известия ВолгГТУ. Серия «Про грессивные технологии в машиностроении»: межвуз. сб.

науч. ст. – Волгоград: ВолгГТУ, 2008. – вып. 4, № 9. – Рис. 4. Зависимость твердости HB от времени наводора С. 38 – 39.

живания нержавеющей стали 12Х18Н10Т 36 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.9. А. И. Курченко, С. И. Кормилицин, А. Л. Плотников ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА ЦИКЛИЧЕСКОГО СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu.ru Исследованы закономерности образования циклических стружек и износа инструмента при точении титановых сплавов.

Ключевые слова: циклическая стружка, титановый сплав, труднообрабатываемые стали, твердосплавный инструмент, износ, адиабатический сдвиг.

The regularities of formation of cyclic turnings and wear of carbide tools in turning of titanium alloys.

Keywords: cyclic turning, titanium alloy, carbide tools, tool wear, adiabatic shift.

Теория и практика точения титановых спла- ности титановых сплавов не всегда является вов и жаропрочных сталей считает, что причи- основной причиной формирования цикличе ной их низкой обрабатываемости является со- ских стружек при определенных температурно вокупность высоких механических свойств, деформационных условиях. При высоких ско низкой теплопроводности, приводящих к фор- ростях резания (80-90 м/мин) на корнях стру мированию циклических стружек с резким ко- жек можно уже различать полосы адиабатиче лебанием сил резания и температур на рабочих ского сдвига.

Для развития работ по циклическому струж поверхностях резцов.

кообразованию труднообрабатываемых мате В работе [1] показано, что при точении ти риалов были проведены исследования по точе танового сплава ВТ-5 наблюдается формирова нию титанового сплава ВТ-6 с + структурой, ние зубчиков стружки с резким колебанием их которая характеризуется относительно гомо размеров, что усиливает негативное влияние генным строением и точением жаропрочного перепада сил и температур на режущем клине сплава ЭИ-481 тоже с относительно гомоген инструмента. Фрактографическими исследова ной структурой.

ниями корней стружек доказано, что причиной Исследования процесса точения титанового таких колебаний размеров зубчиков стружки сплава ВТ-6 проводились на скорости 30 м/мин является структурное строение сплава ВТ-5, (0,5 м/с), при подаче – 0,4 мм/об, глубине – 2 мм;

который содержит крупные кристаллиты стали ЭИ-481 на скорости 50 и/мин, подаче – фазы. В зону стружкообразования обычно по 0,4 мм/об и глубине резания – 2 мм.

падает 2-3 таких кристаллита. В процессе реза Корни стружек титанового сплава ВТ-6 и ния они по разному ориентируются по отноше осциллограмм колебания сил резания были по нию к плоскости сдвига, своими главными лучены на скорости резания 30 м/мин (0,5 м/с), плоскостями скольжения и как правило, на гра при подаче 0,4 мм/об, глубине резания – 2 мм.

нице кристаллитов попадающей в зону струж Для исследования стали ЭИ-481 бралась ско кообразования провоцируется формирование рость резания 50 м/мин (0,42 м/с), подача микротрещины, дающей начало адиабатиче 0,4 мм/об, глубина резания – 2 мм. Для сопос скому пластическому сдвигу в нижнее части тавления результатов был взят титановый сплав плоскости скольжения. При изучении ряда ВТ-3-1 с наличием крупных кристаллитов и ре микрошлифов корней стружек на скоростях ре жимами точения как для сплава ВТ-6.

зания, применяемых на реальном производстве В качестве инструмента применялся резец (40-50 м/мин) можно предположить, что осно марки ВК-8. На рисунке 1 (а, б) приведены ос вой формирования верхней половины зубчиков циллограммы сил резания при точении сплава явилось хрупкое разрушение по полосе сдвига, ВТ-6 и стали ЭИ-481. Усредненное значение которое подавляется в нижней части стружки, силы Pz при точении сплава ВТ-6 равно 1450 Н, где большие сжимающие напряжения. Так же силы PY – 900 Н, Px – 750 Н;

для обработки ста был зафиксирован процесс стружкообразова ли ЭИ-481 усредненное значение силы PZ – ния [1], где на определенном фрагменте струж 2762 Н, PY – 2500 Н, Px – 2100 Н, отношение ки, содержащем однородную структуру, не сформировались зубчики, а это уже предпола- для сплава ВТ-6 равно 24%;

для ста гает то, что низкий коэффициент теплопровод ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ют меньший удельный вес амплитуды колеба ли ЭИ-481 равно 51%, где - амплитуда ко ния сил резания по отношению к усредненному лебания силы. При точении титановых значению сил резания. Это должно снижать не сплавов ВТ-3-1 и ВТ-5, характеризуемых него- гативное влияние цикличности процесса на стойкость режущего инструмента (при относи могенной структурой, соотношение было тельной близости прочностных характеристик).

в пределах 8090%. Справочные данные по обрабатываемости ти Из приведенных данных видно, что титано- тановых сплавов с -структурой и с (+)-струк вый сплав ВТ-6 и жаропрочная сталь ЭИ-481, турой подтверждают лучшую обрабатывае характеризуемые гомогенной структурой, име- мость сплавов с (+)-структурой [2].

Pz Pz Py Py Px Px а б Рис. 1. Осциллограммы записи составляющих сил резания при точении титанового сплава ВТ-6 (а) и жаропрочной стали ЭИ-481(б);

нижняя черная линия это отсечка нулевого значения силы PX, средняя линия это отсечка нулевого значения силы PY, верхняя линия отсекает нулевое значение силы PZ Исследование микрошлифов корней стружек жек титанового сплава ВТ-6 при скорости реза титановых сплавов ВТ-6, ВТ-3-1, ВТ-5 и жаро- ния не превышающей 30 м/мин полосу локали прочной стали показывают, что обрабатываемые зованного пластического сдвига визуально не материалы с гомогенной структурой имеют при- возможно выявить, вероятно она составляет мерно одинаковые размеры зубчиков и стружку буквально несколько микрон. Для сплавов (рис. 2, а, б). Данный факт подтверждает выводы с крупнокристаллитным строением ВТ-5, ВТ-3- по записанным осциллограммам сил резания и лишь на высоких скоростях – до 80 м/мин мож выводы по обрабатываемости данных марок ти- но зафиксировать полосы адиабатического тановых сплавов и жаропрочной стали. сдвига, аналогично этот факт можно приложить На приведенных микрошлифах корней стру- и к титановому сплаву ВТ-6.

а б Рис. 2. Фотографии микрошлифов корней стружек при точении титанового сплава ВТ-6(а), и жаропрочной стали ЭИ-481 (б);

режимы обработки приведены в тексте (х70) 38 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Так же подобное видимое отсутствие пла- вом обладает повышенными пластическими стифицированного контактного слоя у титано- свойствами из-за своего кристаллического вой стружки на практически применяемых ско- строения и физико-механических свойств.

ростях резания наблюдалось при точении всех При точении стали ЭИ-481 формируется марок титановых сплавов. При малых скоро- классический контактный слой в стружке, в нем, стях резания до 7-8 м/мин в прирезцовых слоях согласно современным научным взглядам, ско стружки можно наблюдать локальные дефор- рость граничных слоев близка к нулю, а далее по мированные участки – типа деформируемого высоте слоя скорость перемещения слоев воз нароста, который затем уносится стружкой, растает по закону треугольника. Наличие такого синхронно сформированному циклическому слоя сглаживает негативное влияние на поверх процессу. При точении стали ЭИ-481 форми- ность резца колебаний тангенциальной силы ре руются четко наблюдаемая полоса локализо- зания PY и резкое колебание скорости переме ванного сдвига в зоне стружкообразования. щения стружки в момент окончания фазы сжа Данная сталь по сравнению с титановым спла- тия и начала фазы локализованного сдвига.

б а Рис. 3. Фотографии микрошлифов корней стружек при точении стали ЭИ-481 (а) и титанового сплава ВТ-3-1 (б);

фаза окончания сжатия формируемых зубчиков стружки (х70) Рассмотрение на микрошлифах корней стружки. Такое движение стружки по передней стружек окончание фазы сжатия при формиро- поверхности резца при точении титановых вании зубчиков стружки для титанового сплава сплавов, когда не формируется классический ВТ-3-1 и стали ЭИ-481 (рис. 3, а, б) показывает, контактный текущий слой предполагает воз что к моменту окончания этой фазы уже опре- можность появления микро и макровыровов делен объем металла для формируемого зубчи- поверхностных слоев твердосплавного резца, ка за счет упруго-пластических деформаций сле- что практически всегда наблюдается при точе ва от будущей полосы локализованного сдвига. нии титановых сплавов (рис. 4, а, б) за первые Явно видно «выпячивание» объема вершины минуты резания.

будущего зубчика от деформации сжатия и для При практически применяемых режимах стали ЭИ-481 и для титанового сплава ВТ-3-1. точения жаропрочной стали ЭИ-481 на перед Такое накопление упруго-пластических дефор- ней грани образуется классический контактный мации предполагает, что идет процесс сжатия, а слой с пластическим ламинарным течением, процесс локализованного сдвига для предшест- исключающим внешнее трение стружки на уча вующего зубчика завершен, возможна даже стке контакта, прилегающем к режущей кром кратковременная остановка перемещения стру- ке. Это предотвращает микро и макро сколы жки (на 0,00015-0,0002 с. по представленным с рабочей поверхности инструмента на этом осциллограммам сил резания) или существен- участке. Сколы поверхностных слоев режущего ное замедление ее скорости. При возникнове- инструмента могут наблюдаться при повтор нии фазы локализованного сдвига зубчика рез- ных врезаниях резца, когда он будет вести об ко должна увеличиться скорость перемещения работку другой детали или другой поверхности ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ на данной детали. Это объясняется тем, что по- ностными слоями твердосплавного резца. [3].

сле окончания обработки жаропрочной стали Для предотвращения этого процесса надо за не на передней поверхности резца может остаться сколько секунд до окончания обработки плавно вырванный участок контактного слоя прочно уменьшать подачу о величины, рекомендуемой схватившийся с инструментом и при повторном для титанового точения. Это несложно сделать врезании он может срываться вместе с поверх- на станках с ЧПУ и на универсальных станках.

б а Рис. 4. Микровыровы «сколы» передней (а) и задней граней (б) резца марки ВК8 при точении титанового сплава ВТ-3-1;

время точения 360с (х70) При точении титановых сплавов для пре- циклический процесс стружкообразования за дотвращения сколов и макровыровов (рис. 4) счет увеличения пластичности металла, но такой с инструмента необходимо применять высоко- метод повышения обрабатываемости энергоемок качественные марки твердосплавных резцов и требует применения специальной оснастки.

с мелкозернистой структурой, хорошо сопро тивляющихся износу такого вида. В этом слу- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК чае такой вид износа возможно наблюдать по 1. Курченко А.И. Исследование процесса циклическо сле 89 х106 стружкообразующих циклов. Если го стружкообразования при точении -титанового сплава/ увеличить скорость резания титановых сплавов А.. И. Курченко, С. И. Кормилицин // Изв. ВолгГТУ. Се о появления контактного текущего слоя, то рия «Прогрессивные технологии в машиностроении»:

вследствие значительного повышения темпера- межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. – Волгоград, 20012. – Вып. 8, № 13. – C. 27-30.

туры в режущем клине резца он будет подвер 2. Петруха, П. Г. Резание труднообрабатываемых мате гаться процессу ползучести, что резко снизит риалов / П. Г. Петруха. – М. : Машиностроение, 1972. – 176 с.

стойкость инструмента. 3. Липатов, А. А. О природе адгезионных сколов/ При предварительном нагреве поверхностных А. А. Липатов // Физические основы процесса резания : меж слоев детали до 500700°С можно исключить вуз. сб. науч. тр. / ВолгПИ. – Волгоград, 1993. – C. 24-27.

УДК 621.94. А. А. Липатов ОСОБЕННОСТИ ДИФФУЗИОННОГО ИЗНАШИВАНИЯ ВОЛЬФРАМОКОБАЛЬТОВОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА ПРИ ТОЧЕНИИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: leeandrej@yandex.ru Рассмотрены результаты исследований диффузионного изнашивания вольфрамокобальтового твердо сплавного инструмента при точении высоколегированной аустенитной стали. Показано, что с ростом скоро сти и температуры резания активизируется составляющая диффузионного изнашивания, обусловленная проникновением химических элементов стали в связующую кобальтовую фазу твердого сплава. Подтвер ждена возможность асимметричной диффузии – преобладания проникновения атомов карбидообразующих элементов из стали в твердый сплав над диффузией кобальта в сталь.

Ключевые слова: точение, высоколегированная аустенитная сталь, твердый сплав, диффузионное изнашива ние, карбидообразующие элементы, проникновение в связующую кобальтовую фазу, асимметричная диффузия.

Considered the results of the research of diffusional wear of tungsten–cobalt hard-alloy tool when turning high alloy austenitic steel. It is shown that with increase in cutting speed (and temperature) is activate the component to the diffusional wear on account of penetration of chemical elements from the steel into binder cobalt phase of hard alloy. The possibility of asymmetrical diffusion, predominance of penetration of atoms of carbide-forming elements from the steel into the hard alloy for the diffusion of cobalt into the steel, is confirmed.

Keywords: turning, high-alloy austenitic steel, hard-alloy, diffusional wear, carbide-forming elements, penetra tion into the binder cobalt phase, asymmetrical diffusion.

40 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Основными механизмами изнашивания твер- рые вопросы: Почему при легировании кобаль досплавного инструмента при резании сталей та железом уменьшаются силы, удерживающие (в том числе – высоколегированных) считаются карбиды в связке? Какая сила вырывает карби адгезионно-усталостное и диффузионное. С рос- ды из связки (нормальная составляющая силы том скорости (и температуры) резания преобла- на контактной площадке должна вдавливать дание в суммарной интенсивности адгезионно- карбиды в твердый сплав)?


усталостного изнашивания сменяется домини- Нашими исследованиями установлено, что рованием диффузионных процессов [1–3]. при точении высоколегированной аустенитной Различают два основных подвида диффузи- стали 12Х18Н10Т с увеличением скорости ре онного изнашивания: зания v интенсивность изнашивания резцов из 1. Прямое растворение в стали контактных ВК6 монотонно возрастает [4], что является до объемов инструмента (в гораздо большей степе- казательством преобладания диффузионного ни свойственно твердым сплавам группы ВК). изнашивания.

2. Разрушение образующегося на контакт- В то же время, были получены и не вполне ных площадках дефектного слоя твердого укладывающиеся в это представление резуль сплава, основной причиной формирования ко- таты. На рисунке представлены фотографии торого считается диффузия в связующую ко- протравленных площадок износа резцов из ВК бальтовую фазу химических элементов из ста- после резания с существенно отличающимися ли, что ослабляет силы, удерживающих в связ- скоростями (подача S = 0,3 мм/об;

глубина ре ке карбидные зерна [3]. зания t = 1,5 мм;

основные геометрические па Признано, что с ростом скорости и темпе- раметры резцов: = 0, = 10, = 45 ).

ратуры резания вклад прямого диффузионного Топография поверхности площадки износа растворения в суммарную интенсивность из- на рисунка а (v = 60 м/мин) свидетельствует о нашивания увеличивается, а вклад, обуслов- превалировании диффузионного износа (при ленный разрушением поверхностных объемов чем в варианте прямого растворения). Тем не твердого сплава из-за изменения его свойств, – менее, на ровной и гладкой в целом поверхно уменьшается [2, 3]. сти имеются следы вырванных карбидов, что Однако фундаментальные источники [1–3] может свидетельствовать о сохранении адгези фактически уклоняются от детального объяс- онно-усталостной составляющей изнашивания, нения механизма второй составляющей диффу- обусловленной неустойчивостью стружкообра зионного изнашивания, не отвечая на некото- зования [4–6].

а б Топография площадок износа (ширина порядка 0,3 мм) на задних поверхностях резцов из ВК после обработки стали 12Х18Н10Т (250):

а – v = 60 м/мин;

б – v = 120 м/мин ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При вдвое большей скорости v = 120 м/мин образующим элементом является Cr, затем сле (рисунок б) поверхность площадки, в полном со- дует Fe, а Ni практически не образует карбидов.

ответствии с общепринятыми взглядами, ста- Таким образом, подтверждается предположе новится более гладкой (следов вырванных кар- ние [9] о том, что склонность к диффузионному бидов меньше) – но только в начале и конце проникновению в твердый сплав прямо зависит контакта. В средней же части наблюдаются от способности элемента вступать в соединение многочисленные следы вырывания не только с углеродом.

отдельных карбидов, но и блоков карбидов. Отметим, что в опытах по отжигу диффузи Объяснить это возвратом к преобладанию адге- онных пар [10] обратная диффузия – кобальта зионно-усталостного изнашивания нельзя, так в сталь – не зафиксирована, что было объясне как при резании труднообрабатываемых мате- но распределением атомов Co, сосредоточен риалов именно в средней части площадки изно- ных в твердом сплаве в относительно малом са контактная температура предположительно объеме связки, на большой объем стали. Одна максимальна [2, 7]. Явление может быть связа- ко весьма вероятна и гипотеза [9] о более ин но только с активизацией при высоких темпе- тенсивной диффузии обладающих сродством ратурах второй составляющей диффузионного к углероду металлических элементов стали изнашивания, обусловленной проникновением в твердый сплав – по сравнению с встречным химических элементов стали в твердый сплав. потоком атомов кобальта, в химические соеди Таким образом, изнашивание, вызванное диф- нения ни с чем в стали не вступающими. Сталь фузией химических элементов из стали в твер- 12Х18Н10Т содержит 18 % Cr – более сильного дый сплав, с возрастанием температуры может карбидообразующего элемента, чем Fe. Поэто снова возобладать над растворением. Основная му асимметричность диффузии может быть вы причина этого – торможение растворения твер- ражена гораздо сильнее, чем при резании угле дого сплава в высоколегированной стали про- родистых и низколегированных сталей. Пере цессами реактивной диффузии [8]. насыщение атомами приводит к возникнове Для выявления другой причины следует ос- нию в контактных объемах твердого сплава тановиться на поднятом в начале статьи вопро- внутренних напряжений и выдавливанию час се – физическом механизме вырывания частиц тиц из инструмента. С ростом v и, соответст из твердого сплава. Проанализируем еще два венно, температуры этот процесс интенсифи экспериментальных результата. цируется (рисунок б).

Во-первых, опыты [9] по высокотемпера- Таким образом, имеет место не обратный турному (1100 C) поверхностному насыщению переход от диффузионного изнашивания к адге твердосплавных образцов (ВК8 и ТТ20К9) зионно-усталостному. Активизируется вторая со в смеси порошков железа и никеля (при их рав- ставляющая диффузионного изнашивания, обу ном содержании) показали: на равных расстоя- словленная проникновением химических эле ниях от границы раздела концентрация Fe ментов стали в твердый сплав (при подавлении в твердом сплаве оказалась выше, чем Ni, а глу- первой составляющей – прямого растворения).

бина проникновения Fe была больше глубины При этом неустойчивость стружкообразования проникновения Ni. Было предположено, что способствует активизации вырывания – диффу «повышенная интенсивность диффузии железа зионное и адгезионно-усталостное изнашивание инициируется углеродом карбидов» твердого смыкаются и действуют как одно целое.

сплава [9]. При обработке углеродистых и низколеги Во-вторых, нашими исследованиями по от- рованных сталей подобной трансформации ме жигу диффузионных пар «сталь 12Х18Н10Т – ханизма изнашивания с ростом v не наблюдает твердый сплав» (при 800 C) [10] зафиксирова- ся. В этих сталях нет (или почти нет) сильных но проникновение в связующую фазу твердых карбидообразующих элементов, и реактивная сплавов железа и хрома. При этом массовое со- диффузия на контактных поверхностях, пре отношение Cr : Fe в кобальтовых прослойках пятствующая растворению твердого сплава, достигало величины 0,55 (в стали 12Х18Н10Т – практически отсутствует. Кроме того, в инст 0,25). Диффузии же в твердые сплавы никеля румент диффундирует только железо. В резуль обнаружено не было. По химическому сродству тате при возрастании скорости резания с пере к углероду эти металлы располагаются в сле- ходом к преобладанию диффузионного изна дующем порядке: наиболее сильным карбидо- шивания сразу и окончательно устанавливается 42 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 5. Липатов, А. А. Связь адгезионно-усталостной со превалирование его первой составляющей – ставляющей механизма износа с неустойчивостью струж прямого растворения. Проникновение доста кообразования при резании аустенитной стали / А. А. Ли точного для реализации второй составляющей патов // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 4 (30) / количества атомов из стали в твердый сплав ВолгГТУ. – Волгоград, 2007. – (Серия «Прогрессивные просто не успевает произойти из-за растворе- технологии в машиностроении»;

вып. 3). – С. 51–52.

6. Липатов, А. А. Влияние размера карбидных зерен ния поверхностных слоев инструмента.

на режущие свойства вольфрамокобальтовых твердых сплавов при точении стали 12Х18Н10Т / А. А. Липатов, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК С. И. Агапов // Известия ВолгГТУ: межвуз сб. науч. ст.

№ 9 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2004. – (Серия «Прогрессив 1. Подураев, В. Н. Резание труднообрабатываемых ные технологии в машиностроении»;

вып. 1). – С. 18–19.

материалов / В. Н. Подураев: учеб. пособие для вузов. – 7. Smart, E. F. Temperature Distribution in Tools Used М.: Высш. школа, 1974. – 587 с.

for Iron, Titanium and Nickel / E. F. Smart, E. M. Trent // Int.

2. Лоладзе, Т. Н. Прочность и износостойкость режу J. Prod. Res. – 1975. – Vol. 13, N 3. – PP. 265–290.

щего инструмента / Т. Н. Лоладзе. – М.: Машиностроение, 8. Lipatov, А. А. Reactive diffusion in cutting high-alloy 1982. – 320 с.

steel by means of a hard-alloy tool / А. А. Липатов // Rus.

3. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза Eng. Res. – 2013. – Vol. 33, № 3. – PP. 144–149. – Англ.

ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та 9. Роль диффузии железа и никеля в износе инстру лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

мента при резании сталей / М. Е. Дудкин, Н. М. Цыганова, 4. Липатов, А. А. Влияние неустойчивости стружко Е. Ф. Уткин и др. // Физические процессы при резании ме образования и особенностей контактного взаимодействия таллов: сб. науч. тр. / ВПИ. – Волгоград, 1987. – С. 126–135.

на площадке износа задней поверхности твердосплавного 10. Липатов, А. А. Моделирование диффузионных инструмента на его изнашивание при точении аустенит процессов в контакте «твердый сплав – сталь» / А. А. Ли ной стали / А. А. Липатов // Известия ВолгГТУ: межвуз патов // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 9 (47) / сб. науч. ст. № 13 (100) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – (Сер. «Прогрессивные тех (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении»;

нологии в машиностроении»;

вып. 4). – С. 22–26.

вып. 8). – С. 30–34.

УДК 621. В. А. Носенко, Р. А. Белухин, А. Н. Довгаль, Т. П. Бондарчук ВЛИЯНИЕ ТВЕРДОСТИ И СТРУКТУРЫ КРУГА НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ВПИ (филиал) ГОУ ВПО «ВолгГТУ»

Е-mail: nosenko@volpi.ru Приведены результаты исследования параметра Ra при глубинном шлифовании сплавов на основе тита на. Установлено, что при встречном шлифовании дисперсия и среднее арифметическое значение Ra обрабо танной поверхности больше, чем при попутном, на этапе выхода круга наблюдается тенденция к уменьше нию шероховатости.


Ключевые слова: глубинное шлифование, титановый сплав, среднее арифметическое отклонение профи ля, направление подачи стола, дисперсионный анализ.

Results of research of the Ra parameter are given at deep grinding of alloys on the basis of the titan. It is estab lished that at counter grinding dispersion and an arithmetic average Ra value of the processed surface is more, than at passing, at a stage of an exit of a circle the tendency to roughness reduction is observed.

Keywords: deep grinding, titanic alloy, arithmetic average profile deviation, direction of giving of a table, dis persive analysis.

Ведущим производителем абразивного ин- В качестве базового абразивного инструмен струмента в России является ОАО «Волжский та принят круг 25АF46K6V (условное обозна абразивный завод». В последнее время на заво- чение – K6). Опытные круги имели следующую де освоена новая технология производства с характеристику: 25АF46J8V (J8);

25АF46K8V использованием микросфер, что позволяет по- (K8);

25АF46L8V (L8);

25АF46M8V (M8);

лучать высококачественный абразивный инст- 25АF46N8V (N8).

румент повышенной структуры. В связи с этим Эксперименты выполнены на операции пло была поставлена задача по определению ра- ского врезного шлифования на испытательном циональных областей использования данного стенде, смонтированном на базе станка мод.

инструмента. 3Г71. Контролировали следующие показатели ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ качества процесса шлифования: составляющие Во всех опытах припуск был равен 0,8 мм, силы резания (Py – радиальная, Рz – касательная);

поэтому число ходов определяется глубиной износ круга и коэффициент шлифования Kg;

шлифования. При t=0,005 мм/ход сделано среднее арифметическое отклонение профиля ходов, при t=0,015 мм/ход 53 хода. Раз Ra обработанной поверхности;

наличие шли- мер обрабатываемой поверхности заготовки фовочных прижогов и трещин. 675 мм. При удалении полного припуска В качестве обрабатываемого материала вы- объем удаляемого материала или наработка V=360 мм3. С целью унификации данных со бран жаропрочный сплав ЖС6К, который при меняется при литье лопаток с равноосной и на- ставляющие силы резания и наработку при правленной структурой для высокотемператур- водили к единице ширины заготовки (приве ных газовых турбин. Испытания проведены по денная сила резания Pb, далее – сила резания, методике [1] на режимах: глубина шлифования Н/мм;

приведенная наработка Vb, далее – на работка, мм2).

0,005 и 0,015 мм/ход;

скорость подачи стола – 12 м/мин. В качестве СОЖ использовали 3% Рассмотрим влияние твердости круга на со эмульсию из концентрата «Авазол». Каждый ставляющие силы резания и их отношение Pz/Py опыт повторяли 3 раза. на этапе установившегося шлифования (рис. 1).

66 0, Pb, Н/мм Pу / Pz 46 0, Py y м P /z м / Р0, Н,b Pz Р 0, J8 К6 К8 L8 M8 N J8 К6 К8 L8 M8 N Круг Круг а б Рис. 1. Изменение Pbz, Pby (а) и Pz /Py (б) от твердости и структуры круга:

– 0,005 мм/ход;

– 0,015 мм/ход С увеличением твердости кругов 8 структу- нием глубины шлифования возрастает в сред ры от J до N составляющие силы резания нем на 18 % (рис. 2, б).

на глубине 0,005 мм/ход возрастают в среднем Увеличение твердости круга от J до М при на 25 %, на глубине 0,015 мм/ход – на 33 % шлифовании на глубине 0,005 мм/ход практи (рис. 1, а). Отношение Pz/Py от твердости круга чески не влияет на Ra. Только у круга твердо практически не зависит (рис. 1, б). стью N наблюдается снижение Ra. На глубине С увеличением глубины шлифования в ин- 0,015 мм/ход твердость круга также практиче тервале 0,005 – 0,015 мм/ход или в 3 раза сила ски не влияет на Ra. Можно говорить лишь Pby при обработке кругами различной твердости о тенденции снижения шероховатости с увели возрастает в среднем в 1,66 раза, Pbz – в 1,34 ра- чением твердости круга.

за. В результате отношение сил снижается на Для круга твердостью K структура была 24 %, т.е. с увеличением глубины шлифования снижена с 8 до 6 (стандартный круг). Испытания составляющая Pby растет быстрее Pbz. показали, что при шлифовании кругом K6 на Износ инструмента с увеличением его твер- глубине 0,005 мм/ход различий в составляющих дости снижается, в результате возрастает коэф- силы резания по сравнению с кругом той же фициента шлифования Kg (рис. 2, а). На глубине твердости 8 структуры нет. Не установлено раз 0,005 мм/ход Kg с увеличением твердости от J до личий между данными кругами по Kg и Ra.

N возрастает в среднем на 26 %, на глубине С увеличением твердости круга до L коэф 0,015 мм/ход – на 18 %. Следует отметить, что фициент шлифования по сравнению с кругом при шлифовании жаропрочного сплава на глу- K6 возрастает всего на 7 %, Ra в обоих случаях бине 0,005 мм/ход износ круга оказался больше, одинаково. Составляющие силы резания при чем на глубине 0,015 мм/ход. В результате Kg шлифовании кругом L8 возрастают в среднем с увеличением глубины возрастает на 17 %. на 5%, что несколько увеличивает вероятность Шероховатость поверхности Ra с увеличе- образования шлифовочных прижогов и трещин.

44 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3, 1, Kg Ra, мкм 3, 1, м к g К 2,7 м, 1, a R 2,3 1, J8 К6 К8 L8 M8 N8 J8 К6 К8 L8 M8 N Круг Круг а б Рис. 2. Изменение Kg (а) и Ra (б) от твердости и структуры круга:

– 0,005 мм/ход;

– 0,015 мм/ход С увеличением твердости круга до М и N 9 %, Ra и Kg практически одинаковы. Поэтому коэффициент шлифования и составляющие си- круг J8 также можно рекомендовать для черно лы резания возрастают соответственно на 7 вого шлифования жаропрочного сплава.

и 10 %, Ra практически не изменяется. Основные выводы.

При шлифовании кругом J8 составляющие 1. С увеличением глубины шлифования в 3 ра силы резания по сравнению с кругом K6 снижа- за с 0,005 до 0,015 мм/ход Pby возрастает в сред ются на 6 – 8 %. Учитывая, что круг J8 по осталь- нем в 1,65 раза, Pbz – в 1,31 раза, т.е. Pby растет ным параметрам процесса не уступает K6, его в среднем на 24% больше, чем Pbz;

коэффициент можно рекомендовать для шлифования жаропро- шлифования и шероховатость поверхности Ra чного сплава на чистовых режимах обработки. возрастают в среднем на 17-18 %.

Таким образом, на чистовых операциях 2. С увеличением твердости круга 8 струк шлифования жаропрочного сплава ЖС6К мож- туры от J до N составляющие силы резания Pbz но использовать круги J8, K8 и K6, обеспечи- и Pby возрастают приблизительно в равной сте вающие приблизительно одинаковые значения пени, поэтому отношение Pz/Py практически эксплуатационных показателей. На операциях, не изменяется;

при шлифовании на глубине где высока вероятность образования шлифо- 0,005 мм/ход Kg возрастает в среднем на 26 %, вочных прижогов и трещин, целесообразно на глубине 0,015 мм/ход – на 18%, т.е. влияние применять круг J8. твердости круга с увеличением глубины шли При обработке кругом K6 на глубине 0,015 фования снижается;

шероховатость обработан мм/ход по сравнению с кругом K8 параметры ной поверхности Ra от твердости круга практи Ra и Kg достаточно близки, но в результате чески не зависит.

увеличения силы резания на обработанной по- 3. На чистовых операциях шлифования жа верхности появились шлифовочные трещины. ропрочного сплава ЖС6К можно использовать Поэтому при шлифовании на черновых режи- круги J8, K8 и K6, обеспечивающие приблизи мах из кругов K6 и K8 предпочтение следует тельно одинаковые значения эксплуатационных отдать кругу K8. Преимущество 8 структуры показателей. На черновых режимах рекоменду наблюдается и при шлифовании кругами ется круг K8.

меньшей зернистости стали ШХ15 [2]. На черновых и чистовых операциях, где вы С увеличением твердости круга до L, M и N сока вероятность образования шлифовочных составляющие силы резания изменятся в сле- трещин, целесообразно использовать круг J8.

дующей пропорции: Pby – 1,00:1,11:1,12;

Pbz – 1,11:1,19:1,25. Влияние твердости на Ra можно БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК считать незначимым, Kg возрастает в пропорции: 1. Белухин, Р.А. Методика проведения испытаний аб 1,04:1,08:1,09. Но с увеличением твердости на разивных кругов и смазочно-охлаждающих жидкостей обработанной поверхности появляются трещины. в процессе плоского шлифования / Р.А. Белухин, Цибер мановский Д.В. // 7-я научно-практическая конференция Поэтому из кругов твердости K – N для практи профессорско-преподавательского состава ВПИ (филиал) ческого применения рекомендуется круг K8. ВолгГТУ (г. Волжский, 2008 г.): сб. матер. конфер. Серия – С уменьшением твердости до J составляю- Механика, машины, материаловедение. ВолгГТУ. – Вол щие силы резания по сравнению с кругом K6 гоград, 2008. – С. 68-70.

2. Белухин, Р.А. Шлифование стали ШХ15 кругами снижаются: Pby – на 16 %;

Pbz – на 9 %. Шеро различной структуры / Р.А. Белухин, Носенко В.А., Дов ховатость Ra не изменяется, но износ круга галь А.Н. // Изв. ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные техно возрастает на 8 %. Составляющие силы резания логии в машиностроении": Вып. 4: межвуз. сб. научн. ст. / кругом J8 по сравнению с K8 снижаются на 6- ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. № 9.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.787. В. А. Носенко, Е. В. Федотов, Л. К. Морозова МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРШИН ЗЕРЕН НА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПО ПРОФИЛОГРАММАМ ШЕРОХОВАТОСТИ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ Волжский политехнический институт (филиал ВолгГТУ) Е-mail: nosenko@volpi.ru Представлена методика расчета распределения вершин зерен на рабочей поверхности абразивного ин струмента по профилограммам шероховатости обработанной поверхности.

Ключевые слова: шлифование, абразивный инструмент, рабочая поверхность, зерно, модель, закон рас пределения, шероховатость.

The article is devoted to the description of the new methodology of modeling of the working surface abrasive instrument using roughness of the processed surface.

Keywords: grinding, abrasive tools, work surface, grain, model, distribution law, roughness.

Шероховатость обработанной поверхности, поперечного сечения шероховатости является получаемую при шлифовании может, обычно следом от одного зерна, и это зерно имеет лишь представляют в виде результирующего профи- одну режущую вершину. Координату впадины ля, который получается в результате наложения профиля определяли с учетом неравенств:

y y большого количества элементарных профилей yi i y j k ;

yi yj и yi+1 yj, режущего инструмента, проходящих через рас i сматриваемое сечение обрабатываемой поверх где yi – предыдущая точка из набора данных;

yj ности. Число таких элементарных профилей – проверяемая координата;

yi+1 – последующая определяется кинематикой шлифования. Рас точка из набора данных;

k – порог чувствитель стояние между элементарными профилями мо ности прибора.

жет быть принято равным расстоянию между Делим слой, в котором распределена шеро зернами. Имея один элементарный режущий ховатость, на заданное количество уровней h профиль, можно построить модель результи и определяем частоту попадания вершин зерен рующего профиля, который является реализа в соответствующий уровень (рис. 1):

цией шероховатости обработанной поверхно hn yj hn+1, сти. Можно решить и обратную задачу: по профилограмме шлифованной поверхности по- где hn, hn+1 – нижняя и верхняя граница уровня лучить распределение вершин зерен на рабочей соответственно.

поверхности абразивного инструмента. Проходя через зону контакта, рассматри Контакт вершин зерен с обрабатываемым ваемое сечение контактирует с вершинами аб материалом является случайным событием разивных зерен. Среднее количество этих вер и достоверность его возникновения определя- шин в единицу времени неодинаково и зависит ется вероятностью контакта. Вероятность мож- от положения сечения в зоне взаимодействия.

но определить экспериментально, как матема- Большее число вершин зерен проходит через тическое ожидание относительной опорной дли- сечение в середине зоны взаимодействия, ны профиля, или теоретически, воспользовав- меньшее соответствуют положениям входа шись математической моделью, предложенной и выхода из этой зоны.

Ю.К. Новоселовым [1].

Методика расчета включает следующие ос новные этапы.

По профилограммам находим число кон тактирующих зерен N, оставивших след на об работанной поверхности. Распределив это чис ло по соответствующим уровням, получаем их распределения по высоте профиля [2].

При определи количества вершин зерен, Рис. 1. Схема определения координаты впадины принимаем, что каждая впадина на профиле профиля шероховатости 46 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Разобьем сечение обрабатываемой поверх- с кругом. В каждом слое выделяем одинаковые ности и рабочую поверхность абразивного ин- интервалы от вертикальной оси круга x. Ну струмента на слои y1, y2, … yi и проанали- мерацию слоев будем вести снизу вверх от зируем механизм взаимодействия каждого слоя наиболее глубоких впадин сечения (рис. 2).

Рис. 2. Зоны контакта круга и детали Рассмотрим первый слой. Данный слой пе ресекается вершинами зерен расположенных только в одном первом слое рабочей поверхно Из последнего выражения определяем плот сти u1. Его движение через зону контакта ность вершин зерен в данном слое:

осуществляется за время Число вершин, которое пройдет за это вре- Для i-го слоя мя равно:

Производя последовательные вычисления разработано программное обеспечение для реа от нижнего слоя профиля неровностей шерохо- лизации расчетов на ПЭВМ.

ватости поверхности к верхнему, находим рас- Для экспериментальной проверки предла пределение вершин зерен по слоям рабочей по- гаемой методики и программных продуктов верхности абразивного инструмента. обработаны результаты измерений шерохова Согласно данной методике точность вычис- тости при шлифовании нержавеющей стали ления плотности распределения вершин зерен 12Х18Н10Т кругом 200х20х76 25АF90K7V по глубине рабочей поверхности абразивного с охлаждением 3% содовым раствором на ре инструмента будет зависеть от величины слоя. жимах: t = 10 мкм/ход, Vкр = 28 м/с;

Vст = С целью автоматизации обработки данных = 12 м/мин.

80 6, 60 4, - - n, мм 40 3, N, мм 20 1, 0, 0 10 20 0 10 20.

H р.п, мкм Н, мкм а б Рис. 3. Накопленная частота вершин зерен, оставивших след на обработанной поверхности (а) и функция распределения вершин зерен шлифовального круга (б) от глубины рабочей поверхности ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Количество вершин зерен, оставивших след для автоматизации обработки данных раз на обработанной поверхности, и их распределе- работаны специальные программные продукты.

ние по высоте профиля приведены на рис. 3, а.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Форма кривых графиков распределений свиде тельствует о близости к нормальному закону. 1. Новоселов Ю. К. Динамика формообразования по верхностей при абразивной обработке. – Саратов: Изд-во В результате проверки гипотезы о нормальном Сарат. ун-та, 1979. – 232 с.

законе распределения по критерию согласия 2. Носенко, В.А. Разработка методики и исследование Пирсона установлено, что для уровня значимо- распределения вершин зерен на рабочей поверхности ин сти 0,05 распределение числа вершин зерен, ос- струмента/ В.А. Носенко, Л.К. Морозова, А.П. Митрофа тавивших след на обработанной поверхности, нов // Современные проблемы техносферы и подготовки инженерных кадров – Сб.к трудов III Международного подчиняется нормальному распределению.

науч.-методич. семинара – Донецк: ДонНТУ, 2011. – Наглядное представление о числе зерен и их С. 267-269.

распределении по высоте профиля шероховато- 3. Носенко, В.А. Математическая модель формирова сти дает график накопленной частоты (рис. 3, а). ния рабочей поверхности круга при шлифовании / В.А. Но сенко, Е.В. Федотов, М.В. Даниленко // Инструмент и Выводы технологии. – 2006. – Вып. 1. – №24–25.– С. 151–154.

Разработана методика расчета распределе- 4. Носенко, В.А. Определение износа шлифовальных ния вершин зерен на рабочей поверхности абра- зерен скалыванием и закона его распределения / В.А. Но зивного инструмента с использованием профи- сенко, Е.В. Федотов, М.В. Даниленко // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2008. – №8. – С. 43–48.

лограмм обработанной поверхности, что позво 5. Носенко, В.А. Теоретико-вероятностная модель ляет получать информацию о состоянии рабочей формирования рабочей поверхности абразивного инстру поверхности круга в различные периоды его ра- мента при шлифовании / В.А. Носенко, Е.В. Федотов // боты без снятия инструмента со шпинделя;

Инструмент и технологии. – 2003. – №15–16. – С. 58–61.

УДК 621. С. В. Носенко1, В. А. Носенко1, А. А. Байрамов ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ГЛУБИННОМ ШЛИФОВАНИИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА НА ВСТРЕЧНОЙ И ПОПУТНОЙ ПОДАЧАХ СТОЛА С ПОСТОЯННОЙ ПРАВКОЙ КРУГА Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградский государственный технический университет» Казанское моторостроительное производственное объединение E-mail: nosenko@volpi.ru Приведены результаты исследования параметра Ra при глубинном шлифовании сплавов на основе тита на. Установлено, что при встречном шлифовании дисперсия и среднее арифметическое значение Ra обрабо танной поверхности больше, чем при попутном, на этапе выхода круга наблюдается тенденция к уменьше нию шероховатости.

Ключевые слова: глубинное шлифование, титановый сплав, среднее арифметическое отклонение профи ля, направление подачи стола, дисперсионный анализ.

Results of research of the Ra parameter are given at deep grinding of alloys on the basis of the titan. It is estab lished that at counter grinding dispersion and an arithmetic average Ra value of the processed surface is more, than at passing, at a stage of an exit of a circle the tendency to roughness reduction is observed.

Keywords: deep grinding, titanic alloy, arithmetic average profile deviation, direction of giving of a table, dis persive analysis.

Актуальной задачей машиностроения явля- этапов врезания, выхода и добора глубины, ус ется повышение производительности и качест- ловия существования которых определены во обработки. Этим требованиям в полной мере в работах [4, 5]. На всех этапах, кроме постоян отвечает глубинное шлифование [1-3]. ной дуги контакта, изменяется объем материа Основное отличие между глубинным и ла, удаляемый в единицу времени, толщина се обычным шлифованием заключается в глубине чения срезаемого слоя и фактическая глубина резания, которая при глубинном шлифовании резания. На этапах врезания и выхода изменя на два – три порядка выше. Большая глубина ется еще и длина дуги контакта. Перечислен предполагает наличие достаточно протяженных ные факторы, несомненно, влияют на эксплуа 48 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ тационные показатели процесса. Например, си- 1, ла резания изменяется от нуля до своего мак симального значения [6].

1, Важным резервом повышения эффективно Ra, мкм сти глубинного шлифования титановых спла вов является применение непрерывной правки 1, абразивного инструмента с учетом особенно стей обработки на встречной и попутной пода чах [7, 8]. Тем не менее, влияние перечислен- 1, ных факторов на шероховатость обработанной 0 25 50 75 поверхности при глубинном шлифовании тита- l, мм новых сплавов изучено недостаточно. Изменение Ra по длине шлифования l:

В связи с этим цель данной работы заключа- – встречное шлифование;

– попутное шлифование лась в исследовании влияния направления дви даемые значение критерия меньше теоретиче жения стола на шероховатость обработанной ского распределение, т.е. групповые дисперсии поверхности при глубинном шлифовании спла параметра Ra на выделенных участках поверх вов на основе титана с учетом особенностей, ности по длине заготовки в можно считать од возникающих на различных этапах процесса.



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.