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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

Рис. 8 Зависимость шерохо­ ватости поверхности от угла при вершине исходных неров­ ностей:
/ — перлитная структура; 2 - феррито-перлитная структура 3 — ферритная структура

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