4.2.12. Упрочнение проволочным инструментом

Сущность данного вида обработки заключается в последовательном нанесении ударов концами проволочек при вращении инструмента по обрабатываемой поверхности заготовки. Проволочный инструмент подразделяют на две основные группы:

1)иглофрезы;

2)щётки.

Иглофрезы характеризуются большей плотностью укладки ворса (коэффициент заполнения объёма >0,7), меньшим вылетам проволоки и большей её толщиной. Они могут снимать слой металла от 1 до 3 мм.

Щётки предназначены для очистки, зачистки и упрочнения поверхности. Они могут снимать слой металла до 100 мкм.

Классификация щёточного интструмента:

1. По типам:

а) кольцевые; б) дисковые; в) цилиндрические; г) торцовые; д) концевые.

2.По материалу проволоки:

а) низкоуглеродистые стали; б) высокоуглеродистые стали;

в) пружинные стали; г) коррозионно-стойкие стали.

3.По характеру расположения щёточного ворса:

а) сплошные; б) пучками;

в) секциями; г) жгутами.

Проволочный инструмент характеризуется следующими параметрами.

Д - инстр-та

do-посадочного отв.

В – ширина ворса

l– высота ворса

L– длина проволоки

d-проволоки (0,4-1мм)

Основными параметрами режима обработки являются:

i- натяг (2-6мм),vи - окружная скорость щётки (20-60м/с),vд - скорость вращения детали (0,5-1,5м/с),S- подача,P-сила прижатия ворса к обрабатываемой поверхности,

к - число рабочих ходов, СОЖ.

Зона контакта ворса с обрабатываемой поверхностью условно делится на учаски интенсивной и неинтенсивной обработки, причём на 1-м участке возможно возникновение резания, что является нежелательно при упрочнении. Для избежания данного явления применяют следующие способы:

а) использование плоской проволокой; б) проволокой с закруглёнными концами;

в) обработка согнутой проволокой.

Микротвёрдость поверхности после обработки щётками возрастает на 70-150%, при обработке алюминия – в 4,5-6 раз, но глубина упрочнённого слоя состоит 50-100 мкм. Данный способ применяют для обработки глубоко расположенных пазов, неравнопрочных и тонкостенных деталей, т.к. сила прижатия Ру50Н, а так же для зачистки поверхностей от различных загрязнений.

Для реализации данного метода применяют универсальные металлорежущие станки, дооснащённые приводом инструмента, устанавливаемым на суппорте станка.

0. Ультразвуковая обработка ППД

Сущность ультразвуковой обработки (УЗО) ППД в том, что инструменту при обкатывании и выглаживании сообщаются колебания с УЗ частотой (18-24 кГц), направленные нормально к обрабатываемой поверхности. Преимущества УЗО:

1. Малая статическая сила, что позволяет обрабатывать неравнопрочные и нежёсткие заготовки.

2. Скорость деформирования превышает значение 3м/с, что значительно выше, чем при обычном обкатывании или выглаживании.

3. Среднее давление на поверхность в 3-9 раз больше, чем при обкатывании или выглаживании.

4.Температура в зоне контакта 100-150°С.

5. Степень деформации поверхностного слоя заготовки на 20-50-% выше, чем при обкатывании или выглаживании.

6. Сжимающие О.Н. на 20-50% больше.

7.Кратность приложения силы - более 400 раз.

Недостатки УЗО:

1. Большая энергоёмкость метода.

2. Необходимость дополнительных площадей для размещения генераторов.

3. Необходимость системы циркуляции охлажд. жидкости.

4. Сложность устройства и обслуживания оборудования.

УЗО ППД применяют для обработки углеродистых инструментальных, подшипниковых, коррозийно-стойких сталей, твёрдых сплавов, деталей малой и неравномерной жёсткости.

Основные параметры УЗО ППД.

1. Статическая сила Рст.300Н.

2. Амплитуда колебаний А до 20мкм.

3. Радиус деформирующего инструмента до 6 мм.

4. Частота колебаний 18-24кГц.

5.Эффективная масса инструмента.

6.Продольная подача.

7.Число рабочих ходов - не более 2.

8.Скорость вращения детали 0,5-2м/с.

Влияние этих параметров на показатели качества поверхностного слоя:

При УЗО ППД ускорение инструмента достигает значения а=2,410м/с.

Для преобразования электромагнитных колебаний в механизмах служат магнитострикционные и пьезокерамические преобразователи. Преобразователь передаёт колебания через концентратор, который может быть коническим, ступенчатым, экспоненциальным, преобразователь для обработки отверстий.

Деформирующий элемент изготавливают из алмаза, СТМ, подшипниковых сталей.

УЗО ППД имеет невысокую производительность, поэтому её в основном применяют в единичном, мелкосерийном типах производства.

Преобразователь устанавливают на универсальных металлорежущих станках или используют специальное оборудование.