Файл: Колкер, Я. Д. Чистовая обработка отверстий в чугунных деталях холодным пластическим деформированием.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
В процессе ■обработки происходит как пластическая, так и упругая деформация. Это следует учитывать при рас четах.
На основании проведенных исследований [9] площадь
контакта может быть определена |
по следующей формуле: |
|||||
|
SK= 0,b5k(2i — A)\fR dP+ |
|||||
|
|
|
+ v?]> |
|
|
(3) |
|
we |
|
д ^ ^ ;А - п р и п у с к |
|||
|
на обработку. |
|
|
|
||
|
Зная |
оптимальные геомет |
||||
|
рические параметры деформи |
|||||
|
рующих |
элементов |
и |
поль |
||
|
зуясь уравнением (3), |
можно |
||||
|
определить зависимость натя |
|||||
|
га i |
от диаметра обрабатывае |
||||
Рис. 5. Зависимость величины |
мой |
поверхности. |
В качестве |
|||
натяга от диаметра обрабатывае |
примера |
на рис. |
5 |
приведен |
||
мого отверстия. |
график такой зависимости для |
|||||
|
феррито-перлитной структуры |
чугуна. Аналогичные графики можно построить для феррит ной и перлитной структур чугуна.
Подставляя величины оптимальных геометрических па раметров деформирующих элементов из табл. 2 для обра ботки чугуна с ферритной, феррито-перлитной и перлит ной структурами в формулу (3), получаем следующие формулы для расчета площади контакта: для чугуна с фер
ритной структурой |
|
|
SK= 10,8 (2г — A) -f- 508 [Y(i — A}3 |
+V"P]> |
(4) |
для чугуна с феррито-перлитной структурой |
|
|
SK= 8,6 (2i — A) -f 253 [ ] / ( / - А)3 |
+ У ? \ > |
(б) |
18
для чугуна с перлитной структурой
S K= 6,1(2«— А) + 133 \ у \i — Д)8 -ф ]/7 3]- |
(6) |
Пользуясь зависимостями, приведенными на рис. 5, можно определить натяг для обработки отверстий различ ного диаметра в чугуне с различными структурами, в ре зультате которой достигается шероховатость поверхности у 7 — у 9 - Полученные данные легли в основу составления таблиц режимов обработки.
Раскатки, конструкция которых показана на рис. 3, рекомендуются для обработки отверстий 2—3-го классов точности в равно- и неравножестких деталях на универсаль ном оборудовании (токарных, токарно-револьверных, рас точных, карусельных, сверлильных и других станках), а также на специальных полуавтоматах и автоматических линиях.
В зависимости от конструкции изделия и выбранного способа базирования обработка многороликовыми упругими раскатками может осуществляться по следующим схемам: 1) вращается изделие, раскатка не вращается; 2) вращает ся раскатка, изделие не вращается; 3) вращаются раскатка и изделие. Движение осевой подачи сообщается раскатке или изделию.
Производительность обработки многороликовыми упру гими раскатками определяется величиной минутной подачи
= Snps |
(7) |
где S — подача, мм/об; пр —•угловаяскорость |
раскаты |
вания (относительное число оборотов), об/мин; |
|
S = Spz, |
(8) |
где 5 Р —подача наодин ролик (расстояниемежду после довательными положениями двух соседних роликов по об разующей изделия), мм/ролик; z — число деформирующих элементов;
пР= пдпс, |
(9) |
19
где tio — число оборотов детали, об!мин; па — число обо ротов сепаратора, цб/мин. Величина «р зависит от выбран ной схемы обработки.
Для первой и второй из указанных схем обработки
ПР = |
« Ш £ )к + К £ ) ^ > |
( 10) |
где пш — число оборотов |
шпинделя станка, об/мин; DK— |
диаметр конуса, контактирующий с максимальным диа
метром ролика, мм, Do — диаметр |
обрабатываемого отвер |
стия, мм. |
|
Для третьей схемы обработки |
|
пР= (па ± пк) |
(П) |
где пк — число оборотов нажимного конуса, об/мин. Знак минус используется при совпадении направлений враще ния раскатки и изделия, знак плюс — если раскатка и из делие вращаются в противоположные стороны.
Окружная скорость раскатывания
V = - Ш Г ■м/мин- |
0 2 ) |
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
И ТОЧНОСТЬ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ
В ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЯХ ХОЛОДНЫМ
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Эксплуатационные свойства деталей машин во многом зависят от точности их изготовления и в значительной мере определяются качеством их поверхности. Качество поверх ности деталей машин определяется совокупностью харак теристик шероховатости поверхности, физико-механиче ского состояния и микроструктуры металла поверхност ного слоя и остаточных напряжений (12).
20
ЗАВИСИМОСТЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
ОТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ
При чистовой обработке чугунных деталей холодным пластическим деформированием на шероховатость обрабо танной поверхности оказывают существенное влияние сле дующие факторы: исходная шероховатость; усилия раска тывания; припуск и натяг; подача; скорость обработки; смазка обрабатываемой поверхности; количество проходов инструмента.
Исходная шероховатость
При обработке холодным пластическим деформировани ем между инструментом и обрабатываемой поверхностью создается натяг, и деформирующие элементы давят на по верхность с определенной силой. Контакт между поверхнос тями деформирующих элементов и детали происходит по вершинам неровностей. При возникновении напряжений, превышающих предел текучести, металл выступов неровнос тей перемещается от места контакта с деформирующим эле ментом, высота исходных неровностей Р Дисх уменьшает ся, образуется поверхность с новыми неровностями.
Результаты исследований и накопленный производ ственный опыт показали, что шероховатость исходной по верхности оказывает значительное влияние на шерохова тость обработанной поверхности.
На рис. 6. представлена зависимость окончательной шероховатости поверхности Ra от исходной шероховатости /?ансх при чистовой обработке чугунных деталей холодным пластическим деформированием (V — 100 м/мин; S = = 0,35 мм/об; / = 0,1 мм\ обработка без смазки). Из гра фика видно, что чистота обработанной поверхности повыша ется в среднем на три класса. С уменьшением исходной
21
шероховатости интенсивность уменьшения шероховатости обработанной поверхности заметно снижается, что объяс няется увеличением опорной поверхности.
Большое влияние на шероховатость обработанной по верхности оказывает структура чугуна. С уменьшением ис ходной шероховатости это влияние заметно снижается, что объясняется также увеличением опорной поверхности.
Рис. 6. Зависимость шерохова тости обработанной поверхности от исходной шероховатости:
/ — перлитная структура; |
2 — |
феррито-перлитная структура; |
3 — |
ферритная структура. |
|
Рис- 7. Зависимость шерохова тости поверхности от величины опорной поверхности заготовки.
Как показали исследования (рис. 7), с увеличением опор-
р
ной поверхности факт заготовки шероховатость обработан-
*Н О М
ной поверхности вначале резко падает, а в дальнейшем кзменяется незначительно — в пределах одного разряда (У = = 100 м/мин; S = 0,35 мм/об; i = 0,1 мм\ обработка без
22
смазки; материал — чугун СЧ21-40, структура феррито перлитная). Это объясняется тем, что с увеличением опор ной поверхности при обработке холодным пластическим деформированием необходимо прикладывать большие уси лия для осуществления пластической деформации неровнос тей, что может привести к уве личению шероховатости поверх ности из-за перенаклепа и отслаи вания частиц металла.
Угол при вершине равных по высоте исходных неровностей так же влияет на величину шерохо ватости, получаемую после обра ботки холодным пластическим де формированием. Из графика,при веденного на рис. 8, видно, что при увеличении угла при верши не неровностей р получаемая пос ле обработки шероховатость по верхности уменьшается. Это объ ясняется следующим образом. При одной и той же высоте и ма лой ширине основания выступов В каждый выступ (микрогребе шок) в процессе обкатки роликом
работает на изгиб (рис. 9). При увеличении ширины основа ния выступов каждый гребешок начинает работать на сжатие.
Как известно, пластические свойства чугуна проявля ются больше при работе на сжатие, чем на изгиб. Следова тельно, шероховатость предварительно обработанной по верхности с неровностями, имеющими большую ширину основания, является более благоприятной с точки зрения дальнейшей обработки ее холодным пластическим деформи рованием.
Как видно из графика, приведённого на рис. 8, с уве личением содержания перлита в структуре чугуна для
23
получения минимальной шероховатости угол при вершине неровностей р должен увеличиваться, так как с увеличением
Рис. 9. Схема деформирования неровностей поверхности.
Рис. 10. Конструкция двухлезвийной развертки с микрометриче ской регулировкой ВНИИ (а) и схема заточки ее ножей (б).
содержания перлита пластические свойства чугуна ухуд шаются.
Для получения минимальной шероховатости обработан ной поверхности в качестве предварительной обработки рекомендуется применять расточку двухлезвийной плаваю щей разверткой с микрометрической регулировкой (рис. 10).
24
Режимы, условия и результаты такой предварительной обработки чугунных деталей приведены ниже (СОЖ не применялась):
Припуск |
на диаметр ................................ |
0,3—0,5 мм |
|||
Скорость |
резания .................................... |
|
60—80 м/мин |
||
Подача |
|
|
........................................ |
0,3—0,35 мм/об |
|
Класс |
чистоты |
после |
предварительной |
|
|
обработки . |
................ |
. . |
5—6 |
||
Класс точности предварительной обработки |
2 |
||||
Усилия |
раскатывания |
|
|
Силовое поле, возникающее при обработке холодным пластическим деформированием, характеризуется величи нами радиальной силы Р р, осевой силы Р0с и крутящего момента Мкр.
Усилия раскатывания влияют на шероховатость, об разующуюся при обработке поверхности, степень и глуби ну наклепа, а также и на величину напряжений, возника ющих в поверхностном слое металла.
Анализ опытных данных показал, что величина радиаль ного усилия, осевой силы и крутящего момента тем выше, чем менее пластичен обрабатываемый материал. Установ лено, что с увеличением радиального усилия шероховатость обработанной поверхности снижается до определенного значения, соответствующего критическому усилию, зави сящему от микроструктуры чугуна.
Превышение значений критических усилий раскатыва ния, приведенных ниже, ведет к отслаиванию частиц метал ла и к увеличению шероховатости поверхности:
|
|
|
Критические |
Структура |
чугуна |
|
усилия Ркрит, кГ |
Ферритная |
. . |
.................................... |
35—40 |
Феррито-перлитная |
.................................... |
80—90 |
|
П ерли тн ая |
......................................................... |
|
170—180 |
25