CC BY
13
УДК 621.923.9
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАССЫ ДЕТАЛЕЙ НА СЪЁМ МЕТАЛЛА ПРИ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ
Стельмах А. В., Мордовцев А. А.
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация [email protected] [email protected]
Исследовано влияние массы деталей на съём металла при виброабразивной обработке. При увеличении массы деталей в два раза, параметр удельного съёма увеличивается в 1,5-2,2 раз.
Ключевые слова: вибрация, виброабразивная обработка, абразивная среда.
UDC 621.923.9
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF
PARTS MASS ON METAL REMOVAL DURING VIBROABRASIVE MACHINING
Stelmakh A. V., Mordovtsev A. A.
Don State Technical University, Rostov-on-Don,
Russian Federation
The paper considers the influence of the mass of parts on the removal of metal under vibroabrasive machining. When the mass of parts is increased by two times, the parameter of specific removal increases by 1.5 ... 2.2 times
Keywords: vibration, vibroabrasive machining, abrasive environment
Введение. На сегодняшний день машиностроение является одной из активно развивающихся отраслей. В связи с появлением новых требований к качеству выпускаемой продукции, получением новых материалов и сред, необходимы новые решения для повышения эффективности и экономичности методов обработки или модернизация уже имеющихся путей производства изделий. В связи с вышесказанным, значительно возрастает роль финишной обработки деталей. Виброабразивная обработка (ВиАО) позволяет обеспечить требуемые параметры качества при высокой производительности, обрабатывать детали сложной формы, а также предоставляет возможность обработки множества деталей одновременно.
ВиАО в зависимости от применяемой рабочей среды представляет собой механический или химико-механический процесс съема мельчайших частиц металла и его окислов с обрабатываемой поверхности, совершающими в процессе работы колебательное движение частицами рабочей среды (рис. 1) [1].
Рис. 1. Схема процесса вибрационной обработки: 1 — рабочая камера; 2 — пружины; 3 — дебалансный вибратор;4 — основание; 5 — шланги для подачи и слива ТЖ;6 — помпа; 7 — бак-отстойник
Рабочая камера, установленная на упругой подвеске, может колебаться в различных направлениях. Интенсивность ВиАО обработки зависит от режимов и продолжительности
обработки, характеристик и размеров частиц рабочей среды, объема рабочей камеры и степени её заполнения, механических свойств материала обрабатываемых деталей и др. [2]
По тематике ВиАО существует множество работ в которых рассматривается влияния параметров колебаний на процесс ВиАО, влияние зернистости применяемых сред, воздействие физико-механических свойств обрабатываемых деталей на процесс ВиАО. Исследований касательно влияния массы деталей и сред на процесс ВиАО не проведено в достаточной мере.
Основная часть. Ранее было установлено, что масса деталей и сред влияет на процесс ВиАО. Но для установления эмпирических и теоретических зависимостей необходимо провести ряд экспериментальных исследований.
Обработка проводилась на станке модели УВГ 4*10. Замеры массы проводились на аналитических весах АД 200 г.
В качестве образцов были использованы цилиндры дюралюминия Д16Т шести видов для изменения показателей массы:
1) Цельные цилиндры размерами 020*40мм и 0 15*30мм
2) Полые цилиндры размерами 020*40мм и 015*30мм, с центральными сквозными отверстиями 10мм заглушками 10*5мм.
3) Полые цилиндры размерами 020*40мм и 015*30мм, с центральными сквозными отверстиями 10мм залитыми свинцом (рис. 2.)
Рис. 2. Образцы из дюралюминия Д16Т
Обрабатываемые детали загружаются в рабочую камеру, заполненную рабочей средой. Обработка проводилась с амплитудой равной 2,5мм и частотой равной 34,7 Гц. Все операции производились с непрерывной подачей технологической жидкости, что обеспечило удаление продуктов износа (частиц металла и абразива) с поверхности деталей и частиц рабочей среды. В качестве технологической жидкости был использован раствор кальцинированной соды 0,2%, для мойки и предотвращения коррозии.
Полученные детали после черновой токарной операции предварительно были обработаны в среде трёхгранных призм ПТ 15*15 мм, зернистостью 16 [3] в течение 10 мин, для того чтобы сбить острые кромки и выровнять шероховатость (рис. 3).
Рис 3. Трехгранные призмы ПТ 15*15мм, зернистостью 16
Iл
После этого обработка производилась в два этапа по 30 мин также в среде призм. Затем была проведена обработка в среде боя кругов 64*47 мм зернистостью F60 [4] также в два этапа по 30 мин (рис. 4).
Рис 4. Бой кругов 64*47 мм зернистостью F60
Полученные результаты представлены в Таблицах 1-6.
Таблица 1
Удельный съём металла образцов 1,2,3 Д16Т (020X40)
№ то, г т1, г т2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 т3, г т4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
1 34,6756 34,6604 34,655 3131,213 4,85435 Е-06 1,72457 Е-06 34,6462 34,6332 2,81041 Е-06 4,15175 Е-06
2 34,6788 34,6638 34,6584 3132,4682 4,78856 Е-06 1,72388 Е-06 34,6496 34,6364 2,80929 Е-06 4,21393 Е-06
3 34,6748 34,6592 34,6528 3133,0952 4,9791 Е-06 2,04271 Е-06 34,6454 34,6322 2,36188 Е-06 4,21309 Е-06
Таблица 2
Удельный съём металла образцов 1,2,3,4 Д16Т (015X30)
№ т0, г т1, г т2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 т3, г т4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
1 14,5976 14,5946 14,5922 1761,0702 1,70351 Е-06 1,36281 Е-06 14,5876 14,5808 2,61205 Е-06 3,86129 Е-06
2 14,5998 14,5974 14,5992 1758,2517 1,36499 Е-06 1,25124 Е-06 14,5892 14,5838 3,41248 Е-06 3,07123 Е-06
3 14,5968 14,5932 14,5918 1761,0702 2,04421 Е-06 7,94971 Е-07 14,586 14,5804 3,29345 Е-06 3,17988 Е-06
4 14,5992 14,597 14,5952 1760,6022 1,24957 Е-06 1,02238 Е-06 14,589 14,5812 3,52152 Е-06 4,4303 Е-06
Таблица 3
Удельный съём металла об
эазцов 4,5,6 Д16Т (020Х40)
№ Ш0, г шь г Ш2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 ш3, г ш4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
4 27,9922 27,9886 27,985 3128,7046 1,15064 Е-06 1,15064 E-06 27,9734 27,9638 3,7076 Е-06 3,06836 Е-06
5 27,9888 27,9838 27,9814 3131,2103 1,59683 Е-06 7,66477 E-07 27,9692 27,9564 3,89626 Е-06 4,08788 Е-06
6 27,9946 27,9908 27,9872 3133,0952 1,21286 E-06 1,14902 E-06 27,9736 27,9624 4,34076 Е-06 3,57474 Е-06
Таблица 4
Удельный съём металла образцов 5,6,7,8 Д16Т (015Х30)
№ Ш0, г шь г Ш2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 ш3, г ш4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
5 10,1382 10,1358 10,1332 1959,661 1,3639 Е-06 1,47756 Е-06 10,1292 10,123 2,27317 Е-06 3,52341 Е-06
6 10,126 10,1238 10,1214 1762,0135 1,24857 Е-06 1,36208 Е-06 10,1174 10,1106 2,27013 Е-06 3,85922 Е-06
7 10,12 10,118 10,1162 1756,8417 1,13841 Е-06 1,02457 Е-06 10,112 10,1068 2,39065 Е-06 2,95986 Е-06
8 10,148 10,1462 10,1434 1761,5431 1,02183 Е-06 1,58952 Е-06 10,1324 10,1282 6,24453 Е-06 2,38427 Е-06
Таблица 5
Удельный съём металла образцов 7,8,9 Д16Т (020Х40)
№ Ш0, г шь г Ш2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 ш3, г ш4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
7 61,067 61,055 61,0422 3141,247 3,82014 Е-06 4,07481 Е-06 61,0222 60,9908 6,3669 Е-06 9,99603 Е-06
8 61,1632 61,1504 61,1402 3133,0844 4,08543 Е-06 3,25558 Е-06 61,1052 61,0692 1,11711 Е-05 1,14903 Е-05
9 60,887 60,873 60,8646 3136,8482 4,46308 Е-06 2,67785 Е-06 60,8196 60,7822 1,43456 Е-05 1,19228 Е-05
Таблица 6
Удельный съём металла образцов 9,10,11 Д16Т (015Х30)
№ Ш0, г шь г Ш2, г 8, мм2 уд.съем 1, г/мм2 уд.съем 2, г/мм2 ш3, г ш4, г уд.съем 3, г/мм2 уд.съем 4, г/мм2
9 33,3088 33,3008 33,2956 1759,661 4,54633 Е-06 2,95511 Е-06 33,2904 33,2702 2,95511 Е-06 1,14795 Е-05
10 34,2084 34,2002 34,1938 1758,25 4,66373 Е-06 3,63998 Е-06 34,1828 34,1698 6,25622 Е-06 7,39372 Е-06
11 34,3232 34,3134 34,3044 1760,1277 5,56778 Е-06 5,11327 Е-06 34,2916 34,272 7,2722 Е-06 1,11356 Е-05
Исходя из полученных результатов, были построены графики зависимости удельного съёма от массы обрабатываемых образцов (рис. 5-11).
Рис. 5. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (020Х40), вторые 30 мин в среде трехгранных призм
Рис. 6. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (015Х30), первые 30 мин в среде трехгранных призм
Рис. 7. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (015Х30), вторые 30 мин в среде трехгранных призм
Рис. 8. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (020X40),
первые 30 мин в среде боя кругов
Рис. 9. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (020X40),
вторые 30 мин в среде боя кругов
Рис. 10. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (015X30),
первые 30 мин в среде боя кругов
г(ш)}
Iл
1.2x10
2*10
10
40
т. г
Рис. 11. График зависимости удельного съёма материала образцов Д16Т (015X30),
вторые 30 мин в среде боя кругов
Заключение. Анализируя представленные графики можно сделать вывод, что при обработке деталей большей массы значение удельного съема выше. Это связано с изменениями количества движения (импульса). Так как импульс равен произведению массы тела на его скорость, следовательно, при увеличении массы детали увеличивается импульс взаимодействия частиц с поверхностью деталей. При увеличении массы деталей в два раза параметр удельного съёма увеличивается в 1,5-2 ,2 раз.
Данная тема требует дальнейшего изучения и проведения большего количества экспериментов для увеличения объёма и повышения точности статистических данных с применением различных материалов деталей и разных масс.
Библиографический список
1. Бабичев, А.П. Исследование технологических основ процессов обработки деталей в среде колеблющихся тел с использованием низкочастотных вибраций: дис. ... д-ра техн. наук: / А. П. Бабичев. — Ростов-на-Дону, 1975. — 462 с.
2. Тамаркин, М. А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами: дис. ... д-ра техн. наук / М. А. Тамаркин. — Ростов-на-Дону, 1995. —
3. Корольков, Ю. В. Повышение надёжности технологического процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива: дис ... канд. техн. наук / Ю. В. Корольков. — Ростов-на-Дону, 2011. — 135с.
4. Кащук, В. А. Справочник шлифовщика / В. А. Кащук, А. Б. Верещагин. — Москва : Машиностроение, 1988. — 480 с.
267с.
