4.2.8. Виброударная обработка.

Сущ. обработки – заготовки вместе с рабочими телами помещают в камеру, которая совершает колебательные движения в различных направлениях. В результате этих колебаний заготовка и рабочие тела соударяются, производя поверхностное упрочнение. Детали массой >2-3 кг необходимо закреплять во избежание их взаимного соударения и разрушения поверхности. Колебания могут быть 2, 3-х и более компонентными. Для обработки сложных фасонных поверхностей применяют 3-х и более компонентную вибрацию.

Колебания обеспечивают периодический отрыв рабочей среды от поверхности детали с последующим контактом. При этом возникает ускорение 2g<а<15g(g– ускорение свободного падения), но скорости при этом не превышают 1…2 м/с., что явл. одним из недостатков метода. При малой массе рабочих тел для достижения заданной степени упрочнения длительность обработки должна быть значительной.

Основными параметрами процесса являются:

1.Амплитуда колебаний 1,5-10 мм

2. Частота колебаний.

3. Размеры рабочих тел (1,5-10 мм), размер рабочего тела должен быть как минимум в 2 раза меньше наименьшего конструктивного элемента упрочняемой поверхности. В качестве рабочих тел применяют полированные стальные шарики, отходы штамповочных заготовок и т.д. Если наряду с упрочнением ставится задача улучшения шероховатости, то качестве рабочих тел используют абразивные гранулы, фарфоровые или стеклянные шарики, дроблёный гранит, речную гальку – объёмная виброабразивная обработка (ОВО).

4.Расстояние от обрабатываемой поверхности до стенки контейнера: а30мм.

5.Продолжительность обработки определяют по формуле:

,

где d- диаметр рабочих тел, мм;- заданное число повторных ударов в одну точку;- коэффициент формы заготовок и их расположения в бункере;r– радиус пятна контакта, мм;- окружная скорость привода колебаний, с^-1.

Продолжительность обработки от 10-20 мин. до нескольких часов. Но при виброударной обработке не бывает перенаклёпа обрабатываемой поверхности. Данным способом можно обрабатывать корпусные детали и внутренние полости различных деталей.

Обработка ведётся с применением СОЖ на основе воды с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Для этой обработки применяют специальное оборудование – вибростанки или вибромашины.

4.2.9. Дробеструйная обработка.

Сущность данного вида обработки в следующем – рабочим телам сообщается скорость, после чего данный поток направляется на обратываемую поверхность. Дробеструйная обработка делится на две группы:

1.Обработка сухой дробью:

а) дробеструйное упрочнение (д. у.);

б) пневмо-динамическое упрочнение (п. д. у.);

в) дробемётное упрочнение (д. м. у.).

2.Обработка дробью с применением СОЖ:

а) гидродробеструйное упрочнение (Г.Д.У.);

б) гидродробеструйное эжекторное упрочнение (Г.Д.Э.У.);

в) гидробемётное упрочнение (Г.Д.М.У.);

г) упрочнение микрошариками (У.М.Ш.).

Преимущества сухой обработки:

а) простота конструкции установки;

б) возможность получения высоких скоростей полёта дроби;

в) возможность обработки труднодоступных поверхностей;

г) химическое очищение поверхности детали.

Недостатки сухой обработки:

а) высокие локальные температуры;

б) образование на поверхности О.Н. растяжения, а сжимающих О.Н. – на некоторой глубине;

в) если обрабатывать после шлифования, то шероховатость ухудшается;

г) возможность переноса частиц дроби на поверхность детали (шаржирование);

д) быстрый износ сопл установки.

Преимущества гидродробеструйной обработки.

а) в поверхностном слое деталей только сжимающие О.Н.;

б) понижение шероховатости при любой исходной поверхности;

в) исключение переноса на поверхность детали материала рабочих тел.

Недостатки гидродробеструйной обработки: сложность и дороговизна, высокие эксплуатационные затраты установок.

В качестве рабочих тел используют дробь чугунную и стальную, литую или колотую, стальную рубленую из проволоки. Режимы обработки:

Твёрдость материала проволоки должна превышать твёрдость обрабатываемого материала.

В качестве СОЖ при обработке (гидодробеструйные) применяют трансформаторное, индустриальное, веретённое и приборное масла.

Продолжительность обработки значительна, особенно при больших размерах обработанной поверхности (недостаток).

Дробемётные аппараты стандартизированы.

0. Центробежная обработка

Сущность данного вида обработки заключается в последовательном нанесении ударов рабочими телами, свободно сидящими в радиальном отверстии инструмента по упрочняемой поверхности при вращении инструмента. Данный метод применяют для обработки наружних и внутренних поверхностей вращения и плоских.

При вращении шары занимают крайние положения в отверстии, при ударе они опускаются внутрь отверстия, отдавая энергию, созданную центробежной силой.

Данный метод обеспечивает получение значительных степеней деформации. Усталостная прочность возрастает в 1,5-4 раза. При данной обработке задаются числом ударов, приходящимся на 1 мм²поверности заготовки, что определяет во многом режимы обработки:

,

где Z– число шаров в инструменте;nи – частота вращения инструмента;d– диаметр заготовки;nд – частота вращения детали;So– осевая подача.

Основные параметры упрочнения.

1.Скорость инструмента 8…40 м/с.

2.Скорость детали 0,5…1,5 м/с.

3.Натяг 0, 5…1,5 м/с.

4.Число рабочих тел в инструменте – 4…20.

5.Подача So= 0,02…0,2 мм/об.

6. Диаметр шара 5…16 мм.

При центробежной обработке температура обрабатываемой поверхности достигает 250…400°С. Параметр шероховатости улучшается больше чем в 10 раз. Твёрдость поверхностного слоя увеличивается на 30…60% для различных материалов. Глубина упрочнённого слоя более 0,6..0,8 мм.

Метод реализуется на универсальных металлорежущих станках токарной группы, дооснащённых приводом инструмента, устанавливаемым на суппорте станка.

0. Ударная чеканка

Сущность ударной чеканки заключается в нанесении ударов с частотой 10-50 Гц по обрабатываемой поверхности.

Классификация инструмента для чеканки:

1. По форме бойка:

а) сферический; б) элипсный; в) цилиндрический; г) специальной формы.

2.По материалу рабочего элемента:

а) инструментальные стали; б) сверхтвёрдые материалы.

3.По типу привода итнструмента:

а) кулачковые; б) эксцентриковые.

Шероховатость после чеканки обычно ухудшается, что требует дополнительной обработки. Чеканку применяют для упрочнения крупногабаритных деталей, когда требуется большая глубина и степень деформации. Последняя достигает 30-70%. Глубина деформационного упрочнения - более 1 мм. Диаметр бойка назначают из следующего соотношения:

,

где hн – глубина наклёпа (деформированного слоя).

При данной обработке задаются числом ударов, приходящимся на 1 мм²поверхности заготовки, что определяет во многом режимы обработки:

,

где Z– число шаров в инструменте;nи – частота вращения привода инструмента;d– диаметр заготовки;nд – частота вращения детали;So– осевая подача.

Чеканкой обрабатывают наружные и внутренние цилиндрические поверхности, галтельные переходы, впадины шлицев и круглых резьб, сварные швы и околошовные зоны.

Метод реализуется на универсальных металлорежущих станках токарной группы, дооснащённых приводом инструмента, устанавливаемым на суппорте станка. Кроме указанных приводов возможно применение пневматического клепального инструмента.