ТОЧНОСТЬ ПРИ ДОРНОВАНИИ С БОЛЬШИМИ НАТЯГАМИ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА В ТОЛСТОСТЕННЫХ ВТУЛКАХ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИЯ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Cfä

скость стремится вверх в двух случаях: I) при увеличении /7покр и уменьшении £нап, 2) при уменьшении /1покр и увеличении ?нап> что говорит об увеличении прочности сцепления. Минимальная осцеп наблюдается при максимальных и минимальных величинах Лпокр и ?нап.

Это можно объяснить следующим. При увеличении времени напыления увеличивается толщина покрытия. При э_ом вследствие более длительного нагрева поверхности и материала покрытия в нем образуются внутренние напряжения, которые не успевают релаксировать, что приводит к его отслоению от защищаемой поверхности Следовательно, в данном случае наиболее эаци-оналыым является время напыления 5-6 с.

Также с позиций качества защитных покрытий представляет интерес математическая модель зависимости прочности сцепления от толщины напыленного слоя и дистанции напыления. В результате получена следующая зависимость (рис. 2, а). Вид плоскости наглядно показывает, что с увеличением толщины покрытия до определенного значения (400...500 мкм) происходит увеличение °Сцеп' а затем снижение.

Максимальная асцеп наблюдается при максимальной и ^покр в интервале между значениями 400...500 мкм в изгибе графика. При увеличении дистанции напыления прочность сцепления возрастает, достигает своегс мак-

симума при LHan=120 мм, а затем ее значения снижаются. Поэтому оптимальная дистанция при напылении составляет 110...120 мм, оптимальная толщина 400...500 мкм.

Таким образом, в результате исследования установлено, что разработанная программа «Прогноз-техно» позволяет предопределить рациональные технологические параметры для формирования напыленных покрытий с наиболее благоприятными показателями физико-меха-мичсских и эксплуатационных свойств. Логично прсдпо ложить, что эти выводы можно распространить на процессы газопорошковой наплавки покрытий.

Список литературы

1. Тушинский Л.И. Исследование структуры и физико-ме-ханических свойств покрытий/ Л.И. тушинский, A.B. Плохое/ - Новосибирск: Наука, 1986.- 201 с.

2. Радченкс М.В., Шевцов Ю.О., Федоров В.А., Маньков-пкий С. А , Нагорный Д А Ипгпйдпнянир прочности сцепления покрытия с основой как определяющего фактора качества/ М.В. Радченко, Ю.О. Шевцов, В.А. Федоров, С.А. Маньковский, Д.А. Нагорный // Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения T.B. Ершова «Современные технологические системы в машиностроении (СТСМ - 2006)». -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006.- С. 70-73.

ТОЧНОСТЬ ПРИ ДОРНОВАНИИ С БОЛЬШИМИ НАТЯГАМИ ОТОЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА Н ТОЛСТОСТЕННЫХ ВТУЛКАХ

В.Ф. СКВОРЦОВ, доцент, канд. техн. наук, И. С. ОХОТИН, ассистент,

А.Ю. АРЛЯПОВ, канд. техн. наук, ТПУ, г. Томск

Дорнование с большими натягами относится к одному из простых и производительных методов отделэчно-упрочняющей обработки отверстий малого диаметра (d =1...3 мм) в толстостенных заготовках [1]. Выполняя дорнование с натягами до 0,1с/ и более, можно повысить точность отверстий с / Л 1.../Г12 до IT6... /77 [1]. Эти данные получены при обработке отверстий в заготовках типа пластин. Ниже приведены результаты статистических исследований точности при дорновании отверстий малого диаметра в толстостенных втулках (D/d > 3, где D — диаметр наружной поверхности втулки).

Исследования проводили на втулках из стали Х12МФ (HB 2000 МПа). Их номинальные размеры составляли: диаметр отверстия — 2 мм; диаметр наружной поверхности — 7 мм (первый тип втулок) и 10 мм (второй тип втулок); высота — 10 мм. Отверстия получали сверлением спиральным сверлом диаметром 2 мм на токарном станке, остальные поверхности втулок обрабатывали точением. Дорнование отвеэстий выполняли на верти-кально-сверлильном станке однозубыми прошивками из твердого сплава ВК8. Углы рабочего и обратного конусов прошивок составляли 6°, ширина цилиндрической ленточки — 2 мм. Дорнование отверстий осуществляли последовательно двумя прошивками диаметром 2,236 мм (первый цикл) и 2,261 мм (второй цикл) со скоростью около 0,5 м/мин. В качестве смазочного материала при

этом использовали смесь жидкости МР-7 с дисульфидом молибдена.

Точность о~верстий и наружных поверхностей изучали методом больших выборок [2]. Для установления зависимостей между погрешностями диаметров поверхностей втулок после различных методов их обработки использовали корреляционный анализ [2]. Число втулок первого и второго типов соответственно составляло 75 и 45 штук.

Измерения диаметров отверстий после сверления производили нутромером фирмы «Carl Zeiss Jena» (Германия) с ценой деления 0,002 мм, а после дорнования — компаратором с перфлектометром фирмы «Leitz» (Германия) с ценой деления 0,0002 мм. Диаметры наружных поверхностей втулок измеряли на вертикальном * оптиметре модели ИКВ с ценой деления 0,001 мм. Измерения диаметров отверстий и наружных поверхностей выполняли в двух поперечных и трех продольных сечениях втулок. У каждой втулки фиксировали минимальный, максимальный и средний диаметры отверстия и наружной поверхности. В качестве среднего диаметра принимали среднее арифметическое из шести измеренных в различных сечениях втулки значений диаметра этих поверхнсстей. Точность обработки отверстий и наружных поверхностей втулок оценивали по параметрам распределения среднего диаметра, а также по величине суммарного поля рассеивания диаметров [3]:

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ

д = 3а. +(о

х п

где c/max, c/min — средние значения максимальных и минимальных диаметров этих поверхностей в выборке; ас/^, асУтп — их средние квадратические отклонения. Анализ результатов измерений выполняли в пакете статистической обработки данных Statistica 7.0.

Результаты исследований точности отверстий и наружных поверхностей втулок первого типа (D = 7 мм) приведены в табл.1 и 2 и на рис.1 и 2 (значения натягов дорнования были приняты на основе предварительных экспериментов).

Установлено, что распределения минимальных, максимальных и средних диаметров отверстий (рис.1) и наружных поверхностей втулок после исследованных методов обработки близки к нормальному. Поэтому оценка точности поверхностей втулок по параметру Д является правомерной, а аппарат корреляционного анализа может быть использован для решения указанных выше задач.

Как следует из табл.1, при двухцикловом дорновании точность отверстий (по параметру Д) повышается более чем на порядок — с /7"14 до /78. Еще в большей степени увеличивается точность среднего диаметра отверстий. При двухцикловом дорновании точность отзерстий

оказывается примерно в 1,4 раза выше, чем при одно-цикловом.

Точность наружных поверхностей втулок (см. табл. 2) при дорновании отверстий сохраняется практически неизменной. Однако при этом происходит заметное увеличение среднего диаметра наружных поверхностей. При среднем суммарном натяге 0,106 мм, использованном при двухцикловом дорновании, увеличение среднего значения среднего диаметра наружных поверхностей втулок составило 0,028 мм (см. табл. 2).

На рис. 2 приведена корреляционная зависимость между средними диаметрами отверстий во втулках первого типа (О = 7 мм) после двухцикпового дорнования и сверления (средние диаметры отверстий обозначены соответственно У и X). Установлено, что между этими диаметрами существует тесная корреляционная связь (коэффициент корреляции гух = 0,68). Зависимость между Ух и X (Ух - частное среднее У) описывается уравнением

Ух =2,1689 + 0,0374Х .

Зависимость между дисперсиями У и X имеет вид

7,1-10"7+0,0014^

Используя эту зависимость, проанализируем воз-

2,245 2,247 2,249 2,251 2,253 dc, мм

в г

Рис. 1. Эмпирические и теоретические кривые нормального распределения минимальных (с/^), максимальных и средних (с/с; диаметров отверстий во втулках с О = 7 мм: а, б — после сверления; в, г— после двухциклового дорнования

ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ С^д

Таблица 1

Точность отверстий во втулках (0 = 7 мм)

Метод обработки Колебание диаметров отверстий, мм Среднее значение среднего диаметра отверстий, мм Среднее квадратическое отклонение среднего диаметра отверстий, мм Суммарное поле рассеивания диаметров отверстий, мм

Сверление 2.025...2,196 2.153 0.02086 0,18920

Дорнование (первый цикл: диаметр прошивки 2,236 мм) 2,2080...2,2296 2,2222 0,00152 0,02063

Дорнование (второй цикл: диаметр прошивки 2,261 мм) 2,2408...2,2554 2,2494 0,00115 0,01454

Таблица 2

Точность наружной поверхности втулок {Э = 7 мм)

Метод обработки Колебание диаметров наружных поверхностей, мм Среднее значение среднего диаметра наружных поверхностей, мм Среднее квадратическое отклонение среднего диаметра наружных поверхностей, мм Суммарное поле рассеивания диаметров наружных поверхностей, мм

Точение 6,930...7,079 7,004 0,01597 0,14556

Дорнование (гервый цикл: диаметр прошивки 2,236 мм) 6,955...7,092 7,025 0,01526 0,14026

Дорнование (второй цикл: диаметр прошивки 2,261 мм) 6,965...7,101 7,032 0,01502 0,13471

можность повышения точности отверстий после двух-циклового дорнования за счет увеличения их исходной точности. Предположим, что за счет технологических мероприятий, например рассверливания отверстий, среднее квадратическое отклонение ах сокращено с 0,02086 мм до 0,01 мм, т.е. примерно в 2 раза. Тогда среднее квадратическое отклонение среднего диаметра отверстий после двухциклового дорнования сту составит 0,00092 мм, т.е. точность среднего диаметра отверстий возрастет в 1,25 раза.

Аналогичные результаты по точности отверстий и наружных поверхностей получены на втулках второго типа {О -10 мм).

Список литературы

1. Скворцов В.Ф. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра/ В.Ф. Скворцов, А.Ю. Арляпов. -Томск: Изд-во ТПУ, 2005. -92 с.

2. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машинсстроения/ И.С. Солонин. -М.: Машиностроение. 1972. -216с.

3. Кораблев П. А. Точность обработки на металлорежущих станках в приборостроении/ П.А. Кораблев. -М.: Машгиз, 1962. -228 с.

У, мм

2,250

2,248

2,246

2,244

• \

• • // ' • \ П.

/ • • • •

2,04 2,07

2,10

2,13 2,16 X, мм

Рис. 2. Зависимость между средними диаметрами отверстий во втулках с 0=7 мм после двухциклового дорнования и сверления