Улучшение чистоты поверхности деталей методом виброабразивной обработки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М, КИРОВА

Том 241 1975

УЛУЧШЕНИЕ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Н. Т. ЛЯЛИКОВА

(Представлена научным семинаром кафедры прикладной механики)

Вибрационное шлифование в зависимости от характера применяемой рабочей среды представляет собой механический или химико-меха-нический процесс съема мельчайших частиц металла или окислов металла с обрабатываемой поверхности или сглаживания микронеровностей путем их пластического деформирования частицами рабочей среды, совершающими в процессе работы колебательное и вращательное движение.

Как известно [1], съем металла и чистота поверхности при обработке в вибрационной установке зависят от механических свойств обрабатываемых деталей, например, при увеличении твердости обрабатываемого металла съем уменьшается, а чистота поверхности улучшается. С ростом зернистости абразивной среды, съем металла увеличивается, а чистота обрабатываемой поверхности ухудшается. На чистоту поверхностного слоя при обработке влияет объем загрузки вибробункера, режим работы, как-то: частота колебания, амплитуда вибросмещений, время обработки и т. д. Все эти зависимости были выведены для рабочих сред, состоящих из абразивной крошки марок ЭВ63, СТЗ, К и КЧ6-8ВТК различной грануляции с непрерывной промывкой содовым раствором.

В настоящей работе приводятся данные по исследованию чистоты поверхностного слоя металлов при обработке их в абразивной среде, состоящей из быстрорежущей стружки из-под фрезы, шлифзерна, металлического песка из отбеленного чугуна, которые смешивались в определенном соотношении [2].

Режим обработки был принят следующий: частота колебания вибробункера 1900 в минуту, амплитуда вибросмещений — 4 мм, время обработки— 75 мин. В предварительных испытаниях при таком режиме были достигнуты оптимальные значения чистоты поверхности обрабатываемых деталей. Замеры чистоты производились через каждые 15 мин. обработки. Замер микронеровностей и запись профилограмм осуществлялись с помощью профилометра-профилографа блочной конструкции завода «Калибр» (ГОСТ 2789-59). Образцы изготавливались цилиндрической формы диаметром 20 мм и длиной 40 мм из стали 45 и Р18 из одного и того же прутка в отожженном и закаленном состоянии. Одновременно подвергались испытаниям 5 образцов каждого типа металлов и состояний. Отжиг и закалка образцов производились стандартным способом. Сталь 45 закаливалась до твердости 40 HRC, быстрорежущая сталь Р18 — до твердости 67 HRC. Образцы предварительно обрабатывались на токарном станке. Объем загрузки вибробункера принимался равным 17,5 кг.

На рис. 1 представлен график изменения чистоты поверхности стальных образцов в зависимости от времени обработки при режиме 1900 кол/мин. Каждая точка на графике — результат среднеарифметического значения пяти замеров по цилиндрической части образца. Как видно из графика, изменение чистоты поверхности во времени имеет криволинейный характер. Наиболее заметное изменение чистоты поверхности имеет место в первый период виброобработки, т. е. при очистке образцов в течение 15—30 мин., затем чистота поверхности либо остается неизменной, либо несколько ухудшается. Это можно объяснить следующим образом: после механической обработки микронеровности представляют собой риски с заостренными вершинами и впадинами. В первый период обработки в течение 15—30 мин. присходит интенсивное смина-ние, сглаживание и скол острых вершин микронеровностей, затем после обработки в течение следующих 45 мин. происходит равномерное истирание и сглаживание микронеровностей. Некоторое ухудшение чистоты после 45 мин. обработки как, например, у закаленной стали Р18 можно объяснить тем, что закаленная сталь обладает более высокой хрупкостью, поэтому скол острых вершин микронеровностей происходит более интенсивно, что приводит к дополнительной шероховатости. Кроме того, более тонкие у основания риски, скалываясь при соударении с другими образцами, образуют дополнительную волнистость поверхности. Наиболее интенсивное изменение чистоты поверхности в сторону улучшения, по сравнению с исходным состоянием, наблюдается у отожженных сталей 45 и Р18 в течение первых 30 мин., при дальнейшей обработке чистота поверхности почти не изменяется. На рис. 1 справа от графика помещена шкала классов чистоты. У всех сталей улучшение чистоты поверхности, особенно в первый период обработки, происходит на один —два класса.

При анализе полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. При обработке деталей в принятом абразиве можно значительно повысить чистоту поверхностного слоя по сравнению с исходной.

2. Для получения хорошего товарного вида деталей и улучшения чистоты поверхности достаточно производить обработку в течение 15—45 мин., так как дальнейшая обработка может привести к снижению качества поверхности обрабатываемой детали.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. И. Дьяченко. Исследование процесса виброабразивной обработки. Сб. НИИТМ, вып. 12, Ростов-на-Дону, 1968.

2. Н. Т. Л я л и к о в а. К вопросу об особенностях износа и состояния поверхностного слоя металлов, обрабатываемых в вибрирующей абразивной среде. Сб. «Вибрационное шлифование, отделка, упрочнение». Ростов-на-Дону, 1969.

! R а, мкр

Рис. 1. Изменение чистоты поверхности в зависимости от времени виброобработки