Метод финишной обработки винтовых поверхностей деталей незакрепленным шлифовальным материалом камерным способом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Долотин А.И. МЕТОД ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ НЕЗАКРЕПЛЕННЫМ ШЛИФОВАЛЬНЫМ МАТЕРИАЛОМ КАМЕРНЫМ СПОСОБОМ

При обработке винтовых поверхностей деталей типа червяков, шнеков, ходовых винтов трудоемкой технологической операций является финишная обработка. Долговечность и работоспособность винтовых и червячных передач в значительной мере определяется шероховатостью винтовой поверхности. Повышенная шероховатость приводит к ускорению износа рабочих поверхностей сопрягаемых деталей и снижению эксплуатационных характеристик передачи.

Требуемая техническими условиями шероховатость винтовых поверхностей червяка или ходового винта в пределах Яа = 0,4 ... 0,2 мкм достигается шлифованием и полированием. Шлифование, как правило, производится профильными шлифовальными кругами; обработка производится на специальных станках, для обслуживания которых требуются высоквалифицированные специалисты. Все это приводит к повышению себестоимости обработки при сравнительно низкой производительности труда. Кроме того, применяемые методы обработки эластичными абразивными и войлочными кругами или абразивными лентами не всегда обеспечивают стабильное качество по профилю сложной винтовой поверхности. Поэтому актуальной является задача разработки новых способов финишной обработки винтовых поверхностей незакрепленным шлифовальным материалом.

Известны разные способы обработки винтовых поверхностей деталей незакрепленным шлифовальным материалом. Так в производственной практике получили применение шпиндельная виброабразивная и центробежная обработка. Однако низкое контактное давление шлифовального материала на обрабатываемую поверхность не позволяет эффективно удалять неровности с закаленных поверхностей стальных деталей. Для повышения эффективности обработки винтовых поверхностей деталей предлагается новая технология обработки в камере со статическим уплотнением абразивной среды.

Предложен новый способ камерной абразивной обработки и устройство для его осуществления [1]. Сущность предложенного способа заключается в том, что обрабатываемую длинномерную заготовку 1 (рисунок 1) устанавливают горизонтально, зажимают в патроны, погружают в абразивную среду, находящуюся в камере 2 и герметично закрывают крышкой 3. Уплотнение абразивного материала производят давлением сжатого воздуха, подаваемого через штуцеры 4 и 5 в полости секций, образованных цилиндрической стенкой камеры и эластичными диафрагмами 6. Одновременно с уплотнением обеспечивают циркуляцию смазочно-охлаждающей жидкости через камеру при помощи подводящего 7 и отводящего 8 штуцеров.

А-А

воздух

Рисунок 1 - Принципиальная схема обработки винтовых поверхностей деталей в камере со статическим уплотнением шлифовального материала.

При обработке винтовых поверхностей длинномерных деталей камере сообщают принудительное циклическое перемещение Бк вдоль оси заготовки на величину шага винтовой линии за каждый оборот обрабатываемой детали Пд.

Для повышения качества поверхности и производительности обработки, в камере создают переменное давление абразива на поверхность детали путем разделения камеры на изолированные секции при помощи перегородок 9 и 10. Величина давления сжатого воздуха на эластичные стенки камеры в головной части равна 0,2 МПа, что соответствует режиму чернового шлифования, а в конце камеры 0,02 МПа, что соответствует режиму чистового (доводочного) шлифования.

Большое влияние на процесс обработки предложенным способом оказывает тепловой фактор. Известно, что при финишной обработке деталей в камерах со статическим уплотнением абразивного материала, тепловой поток, возникающий при обработке значительно меньше чем при шлифовании. Однако, ввиду того, что при этом тепловое воздействие значительно продолжительнее, чем при шлифовании, а отвод тепла из зоны обработки затруднен, возможен достаточно интенсивный нагрев обрабатываемой поверхности в зоне контакта с уплотненными в режущий инструмент абразивными частицами.

Описать температурное поле, возникающее в камере возможно с помощью следующих дифференциальных уравнений [2]:

(1)

где Т1и Т2 - температуры детали и абразивной среды соответственно,°К

t - время обработки, мин; а1,а2 - коэффициенты теплопроводности детали и абразивной среды соответственно, м2/с; г - расстояние от оси цилиндра до заданной точки тела, м.

^=« А +1 ^ ]

А I А т А )

ат2 (а 2г2 1 ат2

2 = «2 2 +---2

Л I Ат А

Для практического применения решения данных дифференциальных уравнений были произведены дополнительные преобразования с использованием квадратурной формулы Гаусса и метода приближения функции двух элементов и произведены расчеты с помощью ЭВМ. Полученное выражение выглядит следующим образом [3]:

T -T0 = 2Q3 'а(0,0097а2 -0,107а-0,680x2 + 0,602x + 0,229) (6)

Ж ^

Расчеты показали, что при обработке винта диаметром 40 мм. с шагом винтовой линии 45 мм, с частотой вращения обрабатываемой детали 1000 мин-1, температура, возникающая в камере составит

136°С.

Таким образом, температуры, возникающие при обработке деталей в камере со статическим уплотнением шлифовального материала не могут вызвать структурных превращений в поверхностных слоях металла.

Литература

1. Зверовщиков А.В. Способ камерной абразивной обработки и устройство для его осуществления / А.В. Зверовщиков, А.Н. Мартынов, В.З. Зверовщиков, А.И. Долотин. Патент на изобретение № 2218262, Б.И. №34,

2003.

2. Карслроу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М., Наука, 1964.

3. Мартынов А.Н., Федосеев В.М. Распределение температур при обработке в камере / Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента : Межвузовский сборник научных трудов - Пенза: ППИ, 1985,

Вып. 13.