Математическое моделирование процесса вибродорнования


Классификация основных показателей процесса вибродорнования с целью построения математической модели

Процесс вибродорнования отверстий характеризуется наличием следующих показателей, факторов и величин в той или иной степени влияющих на качество поверхности в целом [1-4]:

    - относительная толщина стенки заготовки m: - угол заборного конуса инструмента б,О; - геометрия инструмента; - марка материала обрабатываемой заготовки; - марка материала инструмента; - схема деформирования; - суммарный натяг дорнования i, мм; - h - величина наклепа, мм; - предварительная обработка отверстия; - частота ударов ѓ, Гц; - энергия удара АУ , Дж; - усилие статического поджатия инструмента к заготовке РСт ; - смазка в процессе дорнования.

Все вышеперечисленные характеристики можно условно объединить в 4 основные группы и рассмотреть их влияние на процесс вибродорнования в целом.

Первая группа - физико-механические показатели, включающие в себя марку материала инструмента и заготовки. Физико-механические свойства обрабатываемого материала оказывают значительное влияние на твердость, величину наклепного слоя и микрогеометрию поверхности обработанного изделия. Механические свойства материала инструмента в значительной степени определяют технологические возможности процесса и эксплуатационные способности детали после вибродорнования. Оба эти параметра влияют на шероховатость и твердость поверхностного слоя обработанной детали [5].

Ко второй группе относятся угол заборного конуса б, ширина цилиндрической ленточки b, число дорнующих зубьев z [6].

Угол заборного конуса б оказывает основное влияние на шероховатость поверхности и величину наклепного слоя, при этом увеличение б оказывает благоприятное воздействие на величину наклепа. С увеличением b улучшается показатель шероховатости и наклепного слоя.

Третья группа - прочностные показатели, определяющие физику процесса как до взаимодействия инструмента с деталью, так и во время прохождения дорна через отверстие. К ним относятся: схема деформирования, относительная толщина стенки m, величина натяга i, величина наклепанного слоя h. С увеличением толщины стенки m и натяга I Увеличивается твердость и величина наклепного слоя [6]. В этой группе основное влияние на шероховатость оказывают схема дорнования и величина натяга.

К четвертой, технологической группе показателей относятся предварительная обработка отверстия, частота ударов ѓ, сила статического поджатия инструмента РСт, энергия удара АУ, смазка в процессе обработки. От правильного выбора и учета данной группы показателей будет напрямую зависеть результат обработки поверхности. Расчет, проектирование и моделирование всего процесса вибродорнования сводится к анализу и назначению данной группы показателей.

Предварительная обработка влияет на все три рассматриваемых свойства поверхностного слоя. Увеличение частоты ударов ведет к снижению шероховатости, повышению твердости и увеличению наклепного слоя [1].

Величина статического поджатия непосредственно влияет на шероховатость поверхности и твердость. Нельзя однозначно сказать при увеличении величини РСт о благоприятном или негативном ее воздействии на свойства поверхностного слоя. Сложность определения оптимальной величины статического усилия обусловлена тем, что она зависит от большого числа взаимосвязанных факторов(механических свойств обрабатываемого материала, размеров упрочняемой детали и величины натяга и др.) С увеличением РСт величина передаваемой энергии увеличивается и повышается степень деформации, происходит сглаживание микронеровностей. При дальнейшем увеличении РСт в поверхностном слое возникают напряжения большие, чем предел прочности, что приводит к перенаклепуи снижению чистоты поверхности [2].

Увеличение энергии удара обеспечивает увеличения глубины наклепа.

В таблице 1 установлена взаимосвязь качественных характеристик и эксплуатационных свойств, предъявляемых к обработке внутренних поверхностей с основными показателями процесса

Вибродорнование статический отверстие

Таблица 1 - Взаимосвязь качественных и эксплуатационных характеристик с основными показателями процесса вибродорнования отверстий

Наименование группы показателей

Свойства поверхностного слоя

Качественные

Эксплуатаци-онные

Шероховатость RZ, мкм

Твердость, НВ

Величина наклепа h,

Физико-механические показатели:

    - материал заготовки; - марка инструмента;
    * *
    * *
    0 0

Геометрические показатели:

    - угол заборного конуса б; - ширина цилиндрической ленточки b; - число дорнующих зубьев z.

*

+

*
    0 0

+

+

+

0

Прочностные показатели:

    - схема деформирования; - относительная толщина стенки m; - величина натягаi;
    * 0 *

0

+

+

0

+

+

Технологические показатели:

    - предварительная обработка отверстия; - частота ударов ѓ; - сила статистического поджатия инструмента РСт; - смазка в процессе обработки. - энергия удара АУ

*

+

    * *

*

*

+

    * *

0

*

+

    0 *

+

Примечание: 0 - практически не влияет; * - оказывает основное влияние; "-"- при уменьшении показателя свойство улучшается; "+" - при увеличении улучшаются.

В данной таблице наглядно представлены непосредственное, косвенное или отсутствие влияния на основные качественные и эксплуатационные характеристики составляющие процесс вибродорнования, что, в свою очередь дает возможность для более детального изучения процесса с целью экспериментального планирования, математического моделирования с учетом краевых задач.

Список литературы

    1. Патент РФ 2457098, МПК МПК B24B39/02. Лазуткин А. Г., Киричек А. В., Соловьев Д. Л. Способ статико-импульсного упрочнения длинномерных отверстий ппд. 95122309/02. 21.12.95. 20.09.97. Бюл. 26. 2. В. П. Алехин, О. В. Алехин, Е. В. Крылова Влияние на дефектную структуру и свойства конструкционных и инструментальных сталей ударного воздействия с ультразвуковой частотой// Сб. докладов Международного конгресса "Механика и трибология транспортных систем - 2003", Ростов-на-Дону, сентябрь 2003. 3. Киричек А. В., Лазуткин С. Л., Соловьев Д. Л. Выбор режимов статико-импульсной упрочняющей обработки // Новые технологии - 96: Тез. докл. междунар. научн.-техн. семинара - Казань, 1996. С. 23-24. 4. А. Г. Лазуткин, А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев. Патент № 2090342. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием / . Бюлл. № 26, 1997. 5. Проскуряков Ю. Г. Дорнование отверстий - М.: Машиностроение, 1961. 6. А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев, А. В. Поляков Упрочнение отверстий статико-импульсным дорнованием// Упрочняющие технологии и покрытия. 2009. № 6

Похожие статьи




Математическое моделирование процесса вибродорнования

Предыдущая | Следующая