CC BY
36
РАЗДЕЛ 2. ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ И МАТЕРИАЛЫ
Тангенциальные колебания при совмещении резания и поверхностного пластического деформирования нежестких валов
к.т.н. доц. Анкин A.B.
Университет машиностроения 8 (495) 223-05-34, ankin(a>,mami. г и
Аннотация. В статье рассмотрены этапы проектирования комбинированных
устройств для режуще-деформирующей обработки нежестких валов.
Ключевые слова: комбинированная обработка, нежесткий вал, колебания, режущий модуль, тангенциальное «плавание»
Большое значение в технологическом процессе изготовления деталей и узлов машин при повышении требований к их качеству приобретают финишные операции. Для достижения заданных параметров точности размера и шероховатости в качестве финишной обработки могут быть использованы операции шлифования, суперфиниширования, хонингования или поверхностного пластического деформирования (ППД).
К деталям - гладким валам из сталей, цветных металлов и сплавов, эффективно изготавливаемых по технологии КРДО - предъявляются высокие требования к точности /77...IT9 и качеству поверхности Ra<0,1 мкм. Комбинированная обработка предназначена для эффективной замены абразивных методов обработки, что предопределено производительностью процесса и объемом снимаемой стружки в единицу времени.
При этом для стабильного обеспечения параметров качества при применении ППД требуется, помимо точности статической настройки, обеспечение равномерного натяга деформирования, что часто не достигается из-за переустановки заготовки и невысокой точности предварительной, как правило, токарной, обработки [3].
Одним из способов достижения равномерного натяга деформирования и уменьшения погрешности статической настройки - погрешности установки - является применение комбинированного режуще-деформирующего инструмента. В этом случае процесс резания и ППД происходят единовременно, а обработка ведется от одних баз, без переустановки заготовки.
Комбинированный инструмент (рисунок 1) включает режущий и люнетно-деформирующий модули, расположенные в жестком корпусе. Режущий модуль состоит из плавающего в направлении размерообразования резцового блока 4 и направляющих колодок. Размерная настройка резцового блока осуществляется вне станка смещением двух резцов относительно друг друга и фиксацией их в настроенном положении.
Люнетно-деформирующий модуль инструмента 2 выполнен в виде многороликовой накатной головки, имеющей в качестве рабочих тел ролики, установленные в пазы сепаратора и обкатывающиеся по конической поверхности нажимного конуса. Деформирующие ролики настраиваются на размер по опорной втулке 1 путем перемещения сепаратора в осевом направлении с помощью гайки.
Привод детали 6 осуществляется от переднего ведущего центра 5, осевая подача S осуществляется продольным суппортом станка.
Люнетно-деформирующий модуль выполняет задачи подвижного люнета, в процессе ППД производит выглаживание микронеровностей, обеспечивает стабильное пространственное положение оси вращения изделия, тем самым снижая влияние звеньев размерной цепи системы СПИД на точность обработки детали.
Исследованиями [1] было показано, что точность комбинированной режуще-деформирующей обработки (КРДО) поверхностей вращения валов зависит от выполнения заданных функций режущим и люнетно-деформирующим модулем.
Рисунок 1 - Комбинированный режуще-деформирующий инструмент для обработки
нежестких валов
Назначение режущего модуля - удаление минимально необходимого припуска металла, обеспечение требуемых точностных параметров, размеров и формы изделия, а также формы и высоты микронеровностей для последующего поверхностного пластического деформирования (ППД). В результате ППД микронеровностей резцовой обработки достигается только снижением высоты микронеровностей и упрочнением поверхностного слоя металла.
Для анализа конструкции и условий работы инструмента была смоделирована его конструкция (рисунок 2) путем проектирования всех деталей, входящих в состав сборки, с последующей сборкой и наложением связей и ограничений, и разработана электронная модель резцового блока (в среде Цг^гарЫсз ЫХ).
- П —
м ы
Рисунок 2 - Модель комбинированного инструмента
Затем было проведен компьютерный инженерный анализ (CAE) проектируемого изделия методом конечных элементов, для чего был выбран вид расчета, задана масса всех тел, тела включены в конечностно-элементный анализ и разбиты на сетку конечных элементов (рисунок 3), сымитировано закрепление инструмента на станке, к режущему модулю приложены действующие силы [2]:
E(jt)
TD(x,t)-COS(Dt
а■
sin &t + A(x,t)
(1)
где: А - приращение глубины резания в сечении с координатой X в момент времени, вызванное погрешностью статической настройки устройства для комбинированной ре-жуще-деформирующей обработки и установки детали. Постоянная и динамическая составляющая сил резания имеют вид:
Р0 =P(a,v,h0,%l,%2),
Pi =
ЭДсо,УД,Х1,Х2)
дх
(2) (3)
Рисунок 3 - Добавление тела в расчет и разбиение на сетку конечных элементов
Рисунок 4 - Результаты расчета перемещений
Маг 0.000612 -11-ТХ'УЛ
Вй!
ОСООМ4
1Ш
о ахая
ШЖ
Ш>п
Рисунок 5 - Результаты расчета деформации
Анализ полученных результатов (рисунок 4) показал, что размерообразующий резцовый модуль должен находиться под воздействием одной или нескольких сил резания в плоскости размерообразования таким образом, чтобы результирующая этих сил стремилась к минимальной величине, например, к нулевому значению.
Таким условиям удовлетворяют двух-четырехрезцовые "плавающие" блоки с оппозит-ным расположением резцов с одной степенью свободы в плоскости размерообразования [4].
Из анализа результатов расчета деформации (рисунок 5) следует, что «плавание» резцового блока целесообразно обеспечить в тангенциальном направлении, при этом на резцах стабилизируется сила резания, а деформации как всего инструмента, так и режущего модуля будут минимизированы.
Выполненные расчеты показали, что режущий модуль технологически устойчив при обработке на скоростях 80-150 м/мин при подаче 1,0-1,5 мм/об. Наибольшие значения деформации, перемещения и напряжения имеют в месте приложения сил резания и составляют: деформации - 6,12 мкм/м, перемещение - 6,12 мкм, напряжение 1,42 Мпа, что позволяет достигать заданных параметров качества обработки.
Литература
1. Азаревич Г.М. и др. Совмещение процессов резания и ППД при автоматизированной токарной обработке валов. "Вестник машиностроения", 1985, № 1, с. 46-52.
2. Максимов Ю.В., Анкин A.B., Ветрова Е.А. Колебания поперечного сечения нежесткой детали типа полый цилиндр при комбинированной обработке резанием и поверхностным пластическим деформированием. Реферируемый журнал «Известия МГТУ «МАМИ», № 1 (7), 2009, с. 124-127.
3. Максимов Ю.В., Анкин A.B. Образование погрешности при комбинированной обработке нежестких валов. - "Автомобильная промышленность", № 9, 1995. с. 28-31.
4. Максимов Ю.В., Логинов Р.В. Моделирование комбинированной обработки нежестких валов. "Химическое и нефтегазовое машиностроение", 1998, № 9-10, с. 61-63.
Металлокерамические сплавы для высоконагруженных электроконтактов
системы зажигания ДВС
д.т.н. проф. Арзамасов В.Б., к.т.н. доц. Смирнова Э.Е., Рыков Д.Е., Рябчик Т.А.
Университет машиностроения 8(495)223-05-23, доб. 1387
Аннотация. Приводятся экспериментальные исследования влияния легирования и структуры на физико-механические свойства металлокерамических сплавов вольфрама с добавками тугоплавких соединений редкоземельных металлов. Показана перспективность применения сплавов вольфрама с оксидом иттрия в качестве материала для высоконагруженных контактов системы зажигания двигателей внутреннего сгорания.
Ключевые слова: электроконтактные материалы, металлокерамические сплавы, редкоземельные металлы, термоэмиссия, система зажигания двигателей внутреннего сгорания.
Введение
Эффективность, а во многих случаях и безопасность эксплуатации транспортных средств зависит от надежности электроконтактов, работоспособность которых обеспечивается, прежде всего, видом контактного материала и способом его обработки.
Хотя в настоящее время и существует относительно большой выбор электроконтактных материалов (ЭКМ), необходимость в совершенствовании их свойств продолжает оставаться, что особенно ощутимо на фоне неуклонного роста парка транспортных средств и оборудования для их диагностики и ремонта, обусловливающего увеличения выпуска электроконтак-
И все же проблема создания новых и совершенствования уже имеющихся материалов для контактов различного назначения еще далеко не решена. Особо остро эта задача стоит при создании высоконагруженных ЭКМ, предназначенных для работы в условиях дугообра-зования в среде с повышенным содержанием паров бензина, масел и влаги, при больших
