Пример выполнения задания № 3

В данном задании требуется определить наиболее производительный метод обработки роликов из стали 45 (HRC 48), D=100 мм, L=350 мм (алмазное точение или магнитно-абразивная обработка) для получения шероховатости Ra=0,3 мкм, если шероховатость поверхности после предварительной обработки Raисх = 1,5 мкм. Условия обработки:

алмазное точение производится на станке резцами, оснащенными эльборовыми пластинами с радиусом при вершине r= 1,5 мм и передним углом γ=0;

магнитно-абразивная обработка производится на установке ФАС (при режимах: зернистость порошка k = 120; скорость вращательного движения детали V = 84 м/мин; зазор между полюсниками и деталью δ = 1 мм; магнитная индукция в зазоре B = 1,0 Тл; скорость осциллирующего движения инструмента V₀=5 м/мин).

Уравнение параметра шероховатости при тонком алмазном точении:

.

где требуемая шероховатость, мкм;

;

передний угол, град;

радиус при вершине эльборовой пластины, мм;

– скорость резания, м/мин;

– эмпирические коэффициенты и показатели степени.

Таблица 7 - Коэффициенты и показатели степени в уравнении для расчета шероховатости поверхности Ra, получаемой при тонком точении

Обрабатываемый материал	k0	k1	k2	k3	k4
Сталь 45 (HRC 48)	0,16	0,59	0,29	0,19	0,66
Cталь У10А (HRC 62)	0,68	0,77	0,28	0,24	0,56
Композиционные материалы	0,43	0,54	0,19	0,33	0,49
BK15	0,36	0,64	0,33	0,19	0,44
Высокопрочный чугун	6,0	0,28	0,2	0,21	0

Преобразовав уравнение

,

получим зависимость для определения подачи, мм/об, ограниченной

шероховатостью обрабатываемой поверхности: .

Подставляя исходные данные и учитывая, что V имеем

Так как максимальная производительность будет обеспечиваться при наибольшей допустимой подаче, которая будет возрастать с увеличением скорости резания, то для максимальной скорости, допускаемой стойкостью инструмента, V_max = 150 м/мин, получим

Скорректировав значение n_max с паспортными данными станка (n_пасп = 400 ), имеем S = 0,12 мм/об (S_пасп =0,125 мм/об).

Машинное время обработки при алмазном точении

= = 3,2 мин,

где l₁ и l₂— соответственно врезание и перебег инструмента, мм.

Преобразовав уравнение ,

получим зависимость для определения машинного времени обработки t_м, обеспечивающего получение требуемой шероховатости noвepхности Rа = 0,3 мкм при магнитно-абразивной обработке:

.

Подставив исходные данные, получим =4,5 мин. Следовательно, для

данного случая наиболее производительным методом обработки является алмазное точение.

Таблица 8 - Исходные данные к заданию № 3

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Исходная шероховатость , мкм	2,0	2,0	2,0	1,5	1,5	1,5	1,0	1,0	1,0	2,0	2,0	2,0
Требуемая шероховатость , мкм	0,5	0,3	0,1	0,5	0,3	0,1	0,3	0,1	0,1	0,5	0,3	0,1
Точение эльбором
Радиус при вершине, мм	0,5	0,5	1,5	1,5	1,0	1,5	1,0	2,0	2,0	0,5	0,5	2,0
Передний угол резца, град	0	0	10	10	5	5	5	-20	-20	-5	-5	-5
Магнитно-абразивная обработка
Зернистость порошка, Z	120	120	100	100	100	100	100	100	100	120	120	120
Частота вращения детали, мин^-1	84	84	70	70	70	70	70	70	100	100	100	100
Зазор между магнитом и заготовкой, мм	10	10	10	10	10	10	10	10	0,5	0,5	0,5	0,5
Магнитная индукция в зазоре, Тл	10	10	10	10	10	10	10	10	0,5	0,5	0,5	0,5
Скорость осциллирующего движения инструмента,м/мин	6	6	6	6	6	6	6	6	10	10	10	10

Исходные данные по размерам, составу и свойствам материала обрабатываемых роликов те же, что в рассмотренном примере.

Задание № 4

Определение наиболее производительного отделочно-

упрочняющего метода обработки, обеспечивающего получение

требуемой шероховатости

Требуется определить наиболее производительный метод отделочно-

упрочняющей обработки (накатывание шариковой головкой или виброна-

катывание многошаровым виброустройством) направляющих станков из чугуна для получения заданной шероховатости обработанной поверхности.

Многошаровые обкатные устройства. Создание многошаровых обкатников обусловлено стремлением избежать одностороннего давления деформирующего элемента на обрабатываемую деталь, повысить производительность обкатывания и степень упрочнения за один рабо­чий ход. Наибольшее применение получили многошаровые обкатники упругого действия, обес­печивающие по сравнению с жест­кими обкатниками более равномерную пластическую дефор­мацию, как в радиальном, так и в осевом сечениях при обработке неравножестких сталей, биении заготовки, неоднородной ее твердости и т. д.

Жесткие и упругие многошаровые раскатники выполняют ре­гулируемыми на размер обрабатываемого отверстия и нерегули­руемыми. В целях достижения минимальной шероховатости обрабатываемой поверхности для каждого раскатника рабочие шары необходимо подбирать с разностью диаметров не более 2 мкм.

Упругие многошаровые раскатники имеют более широкую об­ласть применения, чем жесткие. Они обеспечивают более плавную и надежную работу, менее чувствительны к изменению геометри­ческих параметров детали и обеспечивают стабильное качество поверхностного слоя.

Ударное обкатывание (накатывание). Сущность процесса состоит в деформировании обрабатываемой поверхности инструментом с обкатывающим движением и ударным характером воздействия. Для осуществления ударного воздействия применяются различные устройства: виброгидравлические, пневмопружинные, электромагнитные, ультразвуковые и др.

В процессе обработки в поверхностном слое образу­ются остаточные напряжения сжатия до 800 МПа, тол­щина (глубина) наклепанного слоя достигает 2,0 мм, а микротвердость возрастает на 25-50%.

Ударное обкатывание применяют для обработки де­талей из сталей различных марок в отожженном и за­каленном состоянии. Реже его применяют для отделочно-упрочняющей обработки цветных металлов и спла­вов.

В результате обработки на поверхности создается микрорельеф в виде сетки каналов, структура которой определяется режимами обработки и, в меньшей мере, конструкцией рабочей части инструмента. Обработке могут подвергаться поверхности деталей из материалов различной твердости..

Вибрационное обкатывание по кинемати­ке процесса сходно с вибровыглаживанием. Физическая же природа имеет принципиальное отличие: при виб­ровыглаживании взаимное перемещение инструмента и обрабатываемой поверхности (в зоне контакта) харак­теризуется трением-скольжением, а при виброобкаты­вании — трением качения. В процессе обработки на поверхности также образуется сетка каналов (следов пластического деформирования) со структурой, опреде­ляемой кинематическими параметрами процесса.

Для вибровыглаживания и виброобкатывания созда­ны конструкции инструментов, выполнены исследования важнейших параметров и закономерностей процес­са.