Научная статья на тему 'Сравнительный анализ качества изготовления отверстий пуансон-сверлами с различными геометрическими параметрами'

Сравнительный анализ качества изготовления отверстий пуансон-сверлами с различными геометрическими параметрами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
131
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЛАСТИЧЕСКОЕ СВЕРЛЕНИЕ / РАЗРЫВЫ / КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ / ПУАНСОН-СВЕРЛО / PLASTIC DRILLING / TEARS / FASTENER / PUNCH-DRILL

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Анзыряев Радион Анатольевич, Татаркин Евгений Юрьевич

Объясняются причины формирования разрывов в крепежном элементе при пластическом сверлении инструментом с конической формой рабочей части. Авторами предложен метод решения проблемы с дальнейшим экспериментальным подтверждением.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Comparative analysis of manufacturing quality holes through punch-drill with various geometrical parameters

The reasons of the formation of gaps in the fastening element for the plastic instrument for drilling with conical working part are explained. The authors propose a method for solving problems with further experimental confirmation.

Текст научной работы на тему «Сравнительный анализ качества изготовления отверстий пуансон-сверлами с различными геометрическими параметрами»

68

Я.А. Андреева, И.А. Жуков

ва, Л.Т. Дворников, Н.С. Большаков // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 314. - № 2. - С. 35-39.

3. Дворников, Л.Т. Проблема избыточных связей в планетарных зубчатых механизмах и ее разрешение / Л.Т. Дворников, В.В. // Известия Томского политехнического университета. - 2010. - Т. 316. - № 2. - С. 13-15.

4. Дворников, Л.Т. К задаче о самоустанавливаемости планетарных многосателлитных механизмов / Л.Т. Дворников, Я.А. Андреева // Успехи современного естествознания. - 2011. - №7. - С. 69.

5. Андреева, Я.А. Проблемы совершенствования трехсателлитных планетарных механизмов / Я.А. Андреева, И.А. Жуков // Вестник СибГИУ. - 2012. - №1. - С. 23-26.

6. Патент №2342573, РФ, МПК F16H1/48. Самоустанавливающийся планетарный механизм / Сибирский государственный индустриальный университет; Л.Т. Дворников, В.В. Дмитриев, В.С. Бондаренко. - Опубл. в Б.И., 2008. - №36.

7. Патент №2419006, РФ, МПК F16H1/48. Самоустанавливающийся планетарный механизм / Сибирский государственный индустриальный университет; Л.Т. Дворников, В.В. Дмитриев, Я.А. Андреева.

- Опубл. в Б.И., 2011. - №14.

8. Заявка на изобретение №2012112774. Самоустанавливающийся четырехсателлитный планетарный редуктор / Сибирский государственный индустриальный университет; Л.Т. Дворников, С.П. Герасимов, Е.В. Дворникова; приоритет от 02.04.2012г.

□ Авторы статьи:

Андреева Яна Андреевна, старший лаборант каф. теории механизмов и машин и основ конструирования СибГИУ, email: naika1611@mail.ru

УДК 621.7

Р.А. Анзыряев, Е.Ю. Татаркин

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ ПУАНСОН-СВЕРЛАМИ С РАЗЛИЧНЫМИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

При пластическом сверлении пуансон-сверлом с конической формой рабочей части [1, 2] преобладающим видом брака является формирование разрывов в зоне выхода инструмента (рис.

1).

Разрывы приводят к разрушению деталей машин в процессе их эксплуатации. Для объяснения причин возникновения разрывов выдвинута гипотеза: разрывы возникают, когда коническая часть инструмента выходит из зоны обработки. В этот момент на стенку втулки действует резко увеличивающаяся радиально направленная сила. Разрывы могут формироваться и при снижении пластичности обрабатываемого металла на этапе формообразования крепежного элемента. Температура на поверхности трения для обеспечения максимального повышения пластичности обрабатываемого металла должна быть выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры перегрева и пережога. Это достигается применением в процессе пластического сверления пуансон-сверла с криволинейной формой рабочей части, позволяющей избежать резкого увеличения радиальной силы в зоне выхода рабочей части инструмента, а также поддерживать оптимальную температуру и

пластичность обрабатываемого материала. Для экспериментальной проверки гипотезы, которая объясняет формирование разрывов металла в крепежном элементе, был изготовлен инструмент с криволинейной формой рабочей части (рис. 2, а).

Пуансон-сверло изготавливалось из цилинд-

Рис.1. Разрывы в теле узла крепления

Жуков Иван Алексеевич, канд. техн.наук, доцент, зам. зав. каф. теории механизмов и машин и основ конструирования СибГИУ, email: zhival@yandex.ru

Технология машиностроения

69

рической заготовки диаметром 9.2 мм, с последующим шлифованием рабочей части чашечным кругом на шлифовально-заточном станке с ЧПУ

ЛМСЛ ИХ7.

Рис. 2. Пуансон-сверло (а - с криволинейной формой рабочей части; б - с конической формой рабочей части)

Эксперименты проводились на вертикальнофрезерном станке модели 6М12П. Толщина заготовки выбиралась в соответствии с рекомендациями о соотношении между диаметром отверстий и толщиной металла. Диаметр отверстия должен не более чем в 2-3 раза превышать толщину материала. Заготовка устанавливалась на опору и закреплялась в тисках. Пуансон-сверло устанавливалось в цанговый патрон.

Условия проведения экспериментов:

- диаметр инструмента 9,2 мм;

- частота вращения инструмента 1600 об/мин;

- подача 160 мм/мин;

- материал пуансон-сверла - твердый сплав ВК8;

- материал заготовок - конструкционная сталь Ст3;

- габаритные размеры заготовок, мм: 3х65х110.

Рис.3. Нижняя часть крепежного элемента (подача 160 мм/мин; инструмент с конической формой рабочей части)

Образец после сверления пуансон-сверлом с конической формой рабочей части и углом при вершине 60°(рис. 2,б) показан на рис. 3.

Высота нижней части крепежного элемента составила 5,7 мм. Наружный диаметр основания нижней части крепежного элемента - 11,2 мм. На

нижней части крепежного элемента наблюдается множество разрывов длиной около 1,5-2 мм.

Результаты эксперимента при сверлении пуансон-сверлом с криволинейной формой рабочей части изображены на рис. 4. Длина разрывов составляет около 0,5 мм - 1,0 мм. На кромке нижней части крепежного элемента сформирован отросток диаметром около 5,5 мм и высотой около 2,5 мм. Высота нижней части крепежного элемента- 7,2 мм; наружный диаметр основания нижней части крепежного элемента 11,3 мм.

Рис.4. Нижняя часть крепежного элемента (подача 160 мм/мин; инструмент с криволинейной формой рабочей части)

В процессе проведения экспериментов с применением инструмента с криволинейной формой рабочей части установлено образование на кромке крепежного элемента «отростка». Анализ комплекса полученных данных позволяет описать механизм образования отростка. Данный элемент формируется в момент отрыва вершины формируемого крепежного элемента и начала выхода пуансон-сверла из зоны обработки. Отрыв вершины формируемого крепежного элемента объясняется возникновением критически высокой осевой силы при вершине инструмента для постоянно уменьшающейся толщины стенок, и слишком малой радиально направленной силы, которая вытесняет металл в радиальном направлении, образуя отверстие.

Для исключения формирования «отростка» на кромке крепежного элемента было предложено предварительно просверлить в заготовке отверстие. Диаметр предварительно просверленного отверстия d = 2,5 мм. Результаты эксперимента приведены на рис. 5.

Высота нижней части крепежного элемента составила 6,5 мм; Наружный диаметр основания нижней части крепежного элемента - 11,2 мм. Длина разрывов была в диапазоне 1,5-2,3 мм. Распределение разрывов по диаметру узла крепления не равномерное, что может объясняться несоосно-

70

Р.А. Анзыряев, Е.Ю. Татаркин

стью предварительно просверленного отверстия и пуансон-сверла.

Нижняя часть крепежного элемента имеет четкое разделение на две половины, отличающиеся цветом металла и диаметрами на границе раздела.

Рис.5. Нижняя часть крепежного элемента (подача 160 мм/мин; инструмент с криволинейной формой рабочей части)

Объяснить данное явление можно представив процесс формирования втулки в два этапа. На первом этапе происходит отбортовка предвари-

тельно просверленного отверстия. Под действием осевой силы металл начинает вытягиваться в направлении подачи, принимая форму инструмента. На втором этапе происходит нагрев внутреннего слоя металла силами трения до состояния пластичности, с постепенным вытеснением наружу в направлении подачи пуансон сверла. У нижней половины втулки (рис.5) металл вытягивался под действием осевой силы. В верхней половине втулки наблюдаются последствия вытеснения внутреннего слоя металла из зоны обработки в направлении подачи инструмента.

Проведенные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что применение пуансон-сверла с криволинейной формой рабочей части уменьшает длину, и количество разрывов на кромке нижней части крепежного элемента. Это подтверждает целесообразность применения для пластического сверления пуансон-сверла с предлагаемой формой рабочей части, позволяющей избежать резкого увеличения радиальной силы в зоне выхода рабочей части инструмента и уменьшить разрывы на кромке нижней части крепежного элемента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анзыряев, Р. А. Взаимосвязь геометрических параметров инструмента и качества изготовления узла крепления методом пластического сверления / Р. А. Анзыряев, Е. Ю. Татаркин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2012. - №3[56]. - С.27-29.

2. Анзыряев, Р. А. Моделирование процесса образования крепежного элемента методом пластического сверления / Р. А. Анзыряев, Е. Ю. Татаркин // Сборник материалов конференций : тез. конф., Седьмая международная научно-техническая конференция «Информационные технологии в промышленности» / ОИПИ НАН Беларуси. - Минск, 2012.

□Авторы статьи:

Анзыряев Радион Анатольевич, аспирант (Алтайский государственный технический университет им.

И.И. Ползунова»), e-mail: kubonit@mail.ru

Татаркин Евгений Юрьевич, докт.техн.наук, профессор (Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»), e-mail: etatarkin@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.