CC BY
4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
носят положительные заряды в основном на стенки камеры перезарядки 4, на ускоряющую сетку 8 и лишь пренебрежимо малая их часть поступает в рабочую камеру 2 через щель 3. Ионы 5 сначала ускоряются в слое 9 между плазменным эмиттером 10 и сеткой 8, а затем замедляются во втором слое 11 между сеткой 8 и синтезированной плазмой 12.
Ускоренные молекулы обрабатывают подложки с такой же скоростью, кок и их ионы с равной кинетической энергией. Однако пучок нейтральных молекул с любой мощностью и любым эквивалентным током не вызывает повреждений униполярными дугами. Отсутствуют какие-либо проблемы с его транспортировкой в вакууме. Скорость обработки таким пучком не зависит от потенциала поверхности подложки, а на его однородность и энергию не влияют никакие электрические и магнитные поля, а также другие источники плазмы и пучков, работающие одновременно. Однородный по сечению пучок обеспечивает одинаковые скорости травления острых кромок и углублений, что исключает затупление режущего инструмента.
Результаты испытаний резанием керамических режущих пластин с Р\Ю покрытием.
Инструментальный материал Толщина подслоя [мкм] Содержание в катоде [%] Стойкость [мин]
Ъх N5
ВОК-бО (А12Оз) >ез покрытия 18
ВОК-бО (А120з) 1,5 90 10 19
ВОК-бО (А120з) 1,5 60 40 23
ВОК-бО (А120з) 1,5 30 70 19
ВОК-71 (А1203) >ез покрытия 22
ВОК-71 (А120з) 0,5 60 40 28
Силинит-Р (SiзN4) Без покрытия 15
Силинит-Р (ЗУУ^) 1 60 40 18
Проведенные эксперименты по нанесению износостойкого покрытия ЫЬ)Ы на керамику А1203 (ВОК-бО, ВОК-71) и 313Ы4 (Силинит-Р), показали, что для получения максимальной плотности и твердости покрытия необходимы вполне определенные значения плотности тока и энергии пучка. Регулировка энергии бомбардирующих осаждаемое покрытие молекул в диапазоне 10-500 эВ позволяет необходимым образом модифицировать структуру покрытия, воздействовать на его стехиометрию и в широком диапазоне регулировать остаточные нагряжения в покрытии.
В ходе испытаний ток электрической дуги варьировался от 80А до 180А, а напряжение осаждения от 100В до 300В. При испарении гг-ЫЬ катодными пятнами вакуумно-дуговым разрядом проводилось поддерживаемое ионами аргона осаждение промежуточного слоя толщиной 0,5-1,5 мкм и затем поддерживаемое ионами азота осаждение износостойкого (¡^г, ЫЬ) N слоя. Общая толщина покрытия составила 4-6 мкм.
Все стойкостные испытания проводились при непрерывном точении цилиндрической заготовки из подшипниковой стали ЮОСгб со скоростью резания 120 м/мин, подачей 0,125 мм/об и глубиной резания 0,3 мм. Критерием для оценки износа инструмента служила площадка износа 0,2 мм. Наилучшие по стойкости результаты (увеличение стойкости на 30%) получены при процентном соотношении в покрытии (2г-1МЬ) N 60% Тх и 40% ЫЬ.
Высокая адгезия покрытия к керамике достигается за счет использования металлических ионов высокой атомной массы (Хг, ЫЬ). Дальнейшее улучшение свойств керамического инструмента с покрытием может быть достигнуто при использовании сложных карбонитридов на основе Та, 01, \Л/ засчет улучшения адгезии покрытия к керамике из-за увеличения средней атомной массы соединения.
Таблица
О критериях размерного качества проектируемого
процесса механосОорки
О. Н. КАЛАЧЁВ, доцент, канд. техн. наук, ЯГТУ,
г. Ярославль
(Рекомендовано к публикации в журнале «Обработка металлов» 3-ей Всероссийской научно-практической конференцией «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении», г. Бийск, 25-26 сентября 2003 г.)
Рассмотрено применение программного комплекса КОМ7-С1ЧАКОМ7 для поиска и расчета взаимосвязанных технологических цепей.
При проектировании технологических процессов (ТП) изготовления деталей встает задача расчета промежуточных и окончательных технологических размеров и допусков на них. Необходимость в таких размерах вызвана, во-первых, тем, что обработка заготовки по размерам конструктора не всегда возможна. Связано это чаще всего с осо-
бенностями базирования на конкретном оборудовании. Во-вторых, даже при совпадении конструкторских и технологических баз реальные детали получаются многократной обработкой одних и тех же поверхностей, что также требует регламентации выдерживаемых на различных стадиях обработки размеров. Очевидно, что предлагаемые технологом и оформляемые в операционной карте размеры должны, в конечном итоге, обеспечить точность конструкторских размеров детали.
6 № 3 (20) 2003
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Рис. 1. Чертеж детали «толкатель плунжера» в AutoCAD
Расчет технологических размеров выполняется путем построения и решения технологических размерных цепей. Замыкающими звеньями таких цепей являются конструкторские размеры (рис.1) и припуски на обработку, а составляющими звеньями - размеры заготовки и механообработки [1]. Ручное выявление размерных цепей и определение технологических размеров весьма трудоемко, особенно при наличии не-сколэких вариантов ТП. Для автоматизации размерных расчетов предлагается использовать разработанный в ЯГТУ комплекс: систему KON7 [2,3], а также интерфейс GRAKON7 [4], обеспечивающий интерактивное построение размерной зхемы (рис.2) и формирование исходных данных для KON7 (рис. 3) в среде AutoCAD 200х.
В процессе звода информации и формирования внутренней графовой модели, комплекс KON7-GRAKON7 контролирует ее логичность с точки зрения соЬлюдения основных закономерностей технологии машиностроения. Это, например, - однократное применение черновой базы, расчетный допуск не менее допуска выбранного метода обработки, баланс допусков для конструкторских размеров, выполнение принципа единства баз и др. Результатом использования комплекса является таблица уравнений размерных цепей и таблица таких расчетных значений размеров заготовки и механообработки, которые обеспечивают заданную точность конструкторских размеров детали (рис.4).
На основе полученных результатов по нескольким вариантам ТП можно выполнить в заданном координатном направлении размерный анализ качества ТП и таким образом выбрать наилучший его вариант [5].
Предлагается два этапа анализа - качественный и количественный. Качественный основан на изучении таблицы уравнений размерных цепей и сопоставлении со следующими критериями. Цепи должны быть минимальной длины. Цепи для замыкающих звеньев типа «конструкторский размер» должны быть оптимально двухзвенными (выполняется принцип единства баз). Все остальные варианты таких цепей содержат погрешность базирования, ком-
Рис. 2. Размерная схема ТП
_worars-p Я JВимко** 'if'-, гегдз
Рис. 3. Переданные в KON7H3 GRAKON7 исходные данные
Ш | PI-.AII
417 | И-*117
kl* | n*ttu
kit | rs-tut
II) I »•■U«lll
in I гт--мчи
lit I »-tlt>U4
110 I »"111 <110
I »t-iUUM
Лpet. >4 . ><Л1
DEE] J
Зв.ОООI 11.МЛ1
2£.04SI 7.6001 17.MSI 8.0001 0.0001 0.0001 0.0Э01 0.0301 О.ОЭО! O.OOOI 0.0001 0.0001 O.OOOI O.OOOI O.OOOI O.OOOI
№ 3 (20) 2003 7
<5-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ
пенсация которой требует ужесточения допусков технологических размеров. Цепи для замыкающих звеньев типа «припуски» оптимально должны быть трехзвенными (выполняется принцип единства баз). Все остальные варианты таких цепей приводят к обработке в условиях колебания величины припуска у разных заготовок партии, что затрудняет обеспечение точности технологических размеров в серийном производстве.
технолог получает возможность повысить производительность труда и на этапе проектирования ТП предложить такие размеры и технологические базы, с которыми гарантируется достижение заданной конструктором точности размеров детали. Реализованная в GRAKON7 концепция указания баз и обрабатываемых поверхностей непосредственно на чертеже детали в среде CAD, является доказательством возможности перехода от диалоговых текстовых к
Таблица 2
Результаты поиска уравнений размерных цепей и последовательности их решения
Номер 1 Яеизв.1 Уравнения а символьной форме
репенияI звено 1
1 1 АН 1 Р1=+А11
2 1 AI 7 1 Р2«+А17
3 1 А14 1 РЗ-+А14
4 1 Al б 1 Р5-+А16
5 1 А13 1 Z5—A14+A13
б 1 Л15 1 Z7—А16 -»-AI 5
7 1 Al 8 1 Z8—А18+А14
8 1 AlO 1 Z9=-All+Al0
9 1 А12 1 Z4=-A13+A12
10 1 А9 1 Z10=-A10+A9
11 1 А8 1 P4=-A12+A8+A14
12 1 А5 1 P6=-A5-A12+A8+All
Таблица 3
Результаты расчета технологических РЦ по программе KON7 (С) Калачёв О.Н., 2000 т. (0852) 475419
Замыкающие звенья | Составляющие звенья
Р - черт .размер, Z - припуск | А - размеры заготовки и механообработки Dl zz C-RA-HA—
Ин- | гра 1 предел.значения | ин- | гра- | 1 1 Отклонения
деке,| ■ 1 _ 1 Номинал 1
я 1 — ------------—- - 1 деке 1 ницы | кетод оораостки
эвена| эвена 1 max 1 min |эвена| звена | 1 1 Верхнее|Нижнее
PI 1 2 151 38.0001 37.2001 Al | 1 19 Штамповка повыш.точности 1 43.2791 1.2001 -0.800
Р2 | 2 111 15.3001 15.2001 A2 | 12 31 Штамповка повыш.точности 1 9.7841 1.2001 -0.800
РЗ 1 7 141 22.0651 21.9351 A3 | 12 1|Штамповка повыш.точности 1 16.7061 1.2001 -0.800
Р4 I 7 121 7.5001 7.1701 A4 | 1 181 Точение от необр.пов. 1 41.9801 0.0001 -0.500
Р5 | 10 141 17.6351 17.5651 A5 | 12 2|Точение от необр.пов. 1 15.5361 0.0001 -0.100
Рб | 14 151 8.0001 7.4501 A6 | 2 4|Точение черновое 1 7.1031 0.1801 -0.180
Z1 1 2 11 2.4691 0.3701 A7 | 2 8|Точение однократное 1 11.9771 0.0001 -0.180
Z2 | 4 31 2.8291 0.3701 A8 | 12 5|Точение от необр.пов. 1 7.9841 0.0001 -0.100
Z3 | 5 41 0.7291 0.1701 A9 | 2 17|Точение черновое 1 38.7101 0.0001 -0.340
Рис. 3. Результаты выявления цепей и расчета размеров
Количественный анализ выполняется по данным таблицы 3 и промежуточной информации по каждой цепи. Факт доведения расчета взаимосвязанных размерных цепей до заключительной таблицы свидетельствует о реальности проектируемого варианта ТП. В противном случае технолог должен анализировать данные по последней решенной цепи, где приводи ген баланс, допуск конструкторского размера - сумма допусков обеспечивающих его технологических размеров. Причем, баланс проверяется системой только после сопоставления расчетного допуска и допуска выбранного метода получения неизвестного технологического размера. Наконец, технолог должен проанализировать колебания припусков по каждому технологическому размеру и сопоставить с жесткостью системы СПИД.
Система КОМ7 позволяет проанализировать до 300 уравнений цепей. Адекватность системы проверена на технологически емких деталях, например, типа «коленчатый вал» ЯМЗ ОАО «Автодизель», а также - «кулачковый вал» ЯЗТА. Для учета производственных особенностей предприятия имеется возможность обхода всех нормативных баз и ввода конкретных значений минимальных припусков и допусков на обработку по каждому технологическому размеру.
Таким образом, используя комплекс КОМ7-Сг*АКОМ7,
диалоговым графическим САРР.
Литература
1. Митрофанов В.Г., Калачёв О.Н., Схиртладзе А.Г. и др. САПР в технологии машиностроения: Учеб. пос. Ярославль, Яросл. гос. техн. ун-т, 1995. 298 с.
2. Kalachev O.N. Computer Graphics in Dimensional Analisis of Technological Processes of Machining. Conference proceedings // AMTECH'95. Science Conference Advanced Manufacturing Technology, Rousse, Bulgaria, 1995.- p. 156-163.
3. Калачёв O.H. Программная система «GRAKON7. Автоматизированное проектирование размерной структуры механообработки». Свидетельство о регистрации №2001611748. Роспатент.
4. Калачёв О.Н., Рехтер А.Д. Моделирование размеров механообработки в среде AutoCAD 200х на основе использования приложения GRAKON7 // САПР и графика. 2002. -№2. - С. 100-104.
5. Калачёв О.Н., Погорелов С.А. Автоматизация размерных расчетов на этапе проектирования технологического процесса механообработки // Вестник машиностроения. 2002. -№6. - С. 54-58.
8
№ 3 (20) 2003
