Размерообразование при комбинированной режуще-деформирующей обработке с осевой осцилляцией Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

РАЗДЕЛ 2. ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ И МАТЕРИАЛЫ

Размерообразование при комбинированной режуще-деформирующей

обработке с осевой осцилляцией

к.т.н., доц. Анкин A.B., Адеев А.С.

МГТУ «МАМИ»

Рассматриваемый процесс размерообразования реализуется известными устройствами для комбинированной режуще-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов [1, 2]. Устройство (рис. 1) состоит из режущей 1 и деформирующей 2 частей, причем деформирующая часть выполняет функции и люнета, и инструмента для поверхностного пластического деформирования. Процесс резания осуществляется двумя оппозитно расположенными резцами 3, размещенными в «плавающем» в направлении размерообразования резцовом блоке 4. Пластическое деформирование осуществляют ролики 5, совершающие планетарное движение. Заготовка устанавливается в переднем ведущем центре 6, обратный конус 7 которого подпружинен в осевом направлении. Задний вращающийся центр 8 имеет на контактных поверхностях втулки 9 корпуса 10 выступы 11 и впадины 12, которые при вращении

Собственно размерообразование обеспечивается резцовым блоком, тогда как ролики деформирующей части формируют шероховатость поверхности методом пластического деформирования.

Следует отметить, что натяг при деформировании мал и находится в пределах величины шероховатости после обработки резанием, поэтому упрочнение поверхностного слоя детали невелико. Кроме того, т.к. процесс деформирования происходит путем осаживания вершин и подъема впадин исходной шероховатости [3], то по длине детали наблюдается оптическая «полосатость», что соответствует неравномерному упрочнению поверхностного слоя. Диаметр детали уменьшается на величину натяга деформирования за вычетом упругого восстановления.

Известно, что шероховатость поверхности, как и ее микротвердость, зависят от числа циклов нагружения.

Поскольку деформирующая часть устройства имеет несколько роликов, которые совершают планетарное движение, то каждая точка поверхности детали несколько раз подвергается деформирующему воздействию, но с различными по величине натягами, т.к. пятно контакта имеет каплевидную форму и есть движение подачи.

Принимая во внимание гребневый профиль поверхности, после обработки резанием можно с уверенностью сказать, что упругое восстановление в двух соседних точках продольного сечения детали отстоящих на расстояние, равное величине 14 ^, в случае применения традиционного режущего инструмента достигает наибольшей разности. Для выравнивания величины упругого восстановления и, как следствие, стабилизации размера и микрогеометрии по длине детали, необходимо обеспечение равенства сил резания в каждой точке

поверхности._ _

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

Наилучшим образом процесс удаления упруго-восстановленного металла обеспечивает инструмент с нулевой режущей кромкой (ленточкой), длина которой составляет до .

Так как в резцовом блоке установлено два оппозитных резца, то упруго восстановленный металл будет сниматься серединой ленточки. Однако при этом важно, чтобы упругое восстановление присутствовало, а не сжималось в очаге деформации при резании вторым (или оппозитным) резцом.

Рис. 2. Рис. 3.

Длину (ширину) очага деформации можно рассчитать в зависимости от силовых характеристик процесса резания (в т.ч. геометрии инструмента) или проверить методом координатных сеток, или металлографии, но при этом возможно появление краевого эффекта, поскольку образец должен быть разрезной и возможно раскрытие стыка при обработке.

О

<1

т

и

Рис. 4.

Инструмент с ленточкой наилучшим образом отвечает нашим требованиям. Но в массовом производстве будет необходимо иметь рабочее место для изготовления (доводки) такого инструмента. Поэтому целесообразно использовать имеющийся сортамент СНП: круглые и многогранные (6- или 8-гранные).

В этом случае ширина режущей грани пластины происходит быстро и практически без потери точности настройки на размер. Значит, остается определиться с геометрией пластины

с учетом и £кР = 0

С точки зрения микрогеометрии поверхности детали профиль режущей пластины влияет на профиль поверхности. При этом при ППД течение металла может вызвать как подъем дна впадин первичной шероховатости, так и завал вершин. Поэтому целесообразно получить такую геометрию, при которой перераспределение объема исходной шероховатости не создает смыкания скатов, впадин, исключив образование очагов коррозии и концентраторов напряжений.

Для обеспечения постоянного натяга также нужен постоянный диаметр после резания. Но так как резание - это 2 процесса (упругая деформация и съем металла), то имеет место упругое восстановление, т.е. «выпучивание» металла за вершиной резца. Для его съема вер-

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы. шина инструмента должна пройти по тому же месту. Но это точение без подачи. Цель осевой осцилляции - убрать восстановленный металл, работая с подачей.

Для обеспечения непрерывности процесса резания высота выступа не должна превышать величины подачи, в противном случае резец выйдет из металла.

1 БЫСТУП

1

I ьпздино

SU

1 1

L ОБОРОТ

Рис. 5. ^ = So + Sm(t) . Рис. 6. So " Sm(t) .

S - So + Sm(t) или So - Sm(t) , чт0 принципиальн0 неважно, поскольку фаза (знак) зависит от начальных условий.

Математическая модель расчета погрешности обработки состоит из двух частей:

• Определение для назначения Sm .

• Собственно модель для расчета погрешности обработки h .

P — po + р( S)

Во вторую модель подставляем выражение для силы резания в виде: v h

где: P(S) -члены, зависящие от подачи инструмента,Po -все остальные члены уравнения регрессии.

Силу P можно разложить как в полином, так и в логарифмический или показательный ряд. Тогда уравнение примет вид:

h — ho + co(x; t) + h( P) + h(s) + h(A),

где: ho -заданная глубина резания, h(P) -изменение глубины резания от силы резания, hi£) -изменение глубины резания в функции статической настройки, ®(Х; t) -прогиб детали в поперечном направлении.

Решение полученного уравнения схоже с решением аналогичного уравнения для определения глубины резания в системе без особой осцилляции [4; 5].

Выводы

Таким образом, компьютерное моделирование и последующий анализ результатов решения позволит спроектировать техпроцесс комбинированной режуще-деформирующей обработки нежестких валов и назначить такие режимы обработки, которые позволят получить заданные параметры качества: размер и шероховатость поверхности детали.

Литература

1. Максимов Ю.В. Инструменты и устройства для комбинированной обработки резанием и пластическим деформированием. Учебное пособие.- М.: МАМИ, 1997.- 86с.

2. А.С. 1682147 Устройство для совмещенной режуще-деформирующей обработки / Ю.В. Максимов и А.В. Анкин. Опубл. в Б.И., 1991, N37.

3. Азаревич Г.М. и др. Исследование влияния числа циклов нагружений на показатели упрочнения материалов при ППД.- Труды НИИтракторосельхозмаш, М., 1976, вып. 2, с. 7-15.

4. Анкин А.В. Повышение производительности и качества комбинированной обработки нежестких валов. Дисс. ... к.т.н.,- М., МАМИ, 1993.

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

5. Максимов Ю.В. Обеспечение качества и производительности обработки нежестких валов применением технологических систем с дополнительными контурами связи. Дисс. ... д.т.н.,- М., МГТУ «МАМИ», 2000.

Работа выхода электрона сплавов тугоплавких металлов

д.т.н., проф. Арзамасов В. Б., к.т.н., доц. Смирнова Э. Е., Строев А. А.,

Полунов И. Л., Рыков Д.Е.

МГТУ «МАМИ»

Сплавы на основе тугоплавких металлов широко применяются для изготовления высокотемпературных электродов различного назначения [1]. Одной из важнейших характеристик, определяющих работоспособность электродов, является работа выхода электрона. Однако до сих пор в литературе практически отсутствуют систематические данные по влиянию состава сплава на эту характеристику. В настоящей работе исследовали влияние легирования вольфрама переходными металлами IV А - VI А групп на эффективную работу выхода электрона.

Сплавы были получены методом вакуумно-дуговой плавки с нерасходуемым электродом. Порошки металлов в определенных пропорциях тщательно перемешивались и прессовались на таблетки массой порядка 30 граммов, затем расплавлялись в лунках на медном во-доохлаждаемом поду. Из поученных лепешек изготовляли полированные образцы диаметром 10 мм и толщиной 2 мм. Состав полученных сплавов приведен в таблице.

Таблица 1.

Состав сплавов на основе вольфрама по данным химического анализа.

Содеркание хетирующих злементов (%по массе) в системе W-л.э.

Мо "Л 2г И Та

0,099 0,202 0,043 0,114 о,и 0,09

0,191 0,585 0,191 0,218 0,51 0,47

0,936 2,37 0,805 0,609 1,17 2,98

5,387 1,12

16,4

Содержание примесей составляло (% по массе): О<0,002; Н<0,0003; N<0,003; С<0,006. Измерения работы выхода проводили в вакууме 10-3 Па на установке, схема которой приведена в работе [2].

Образцы с помощью подогревателя разогревали до температур 1500-2800°С. Температуру образцов измеряли оптическим пирометром ЭОП-66 с пределами измерений 800-10000°С, систематической погрешностью 2-4°С и средним квадратичным отклонением 2-6°С. Работу выхода электрона определяли методом полного тока [3] из уравнения:

р =

5040

2,025 -

I

5Т 2

(1)

где: ф - эффективная работа выхода электрона, эВ; Т - температура эмиттера, °С; I - ток насыщения, А; 5 - площадь параметрического коллектора, см . Значения ф, вычисленные по уравнению (1), несколько выше истинных. Среднюю квадратичную ошибку определения работы выхода электрона методом полного тока рассчитываем по формуле:

Н2 -

VТ

^ е 2520

АТ

^ -д. ■) V50401

2

V

Т ^ е А'' 5040 '

(2)

2

2