Технологічне забезпечення якості та продуктивності механічної обробки отворів в деталях гідроапаратури

Abstract

У роботі теоретично й експериментально доведена можливість підвищення якості й продуктивності обробки отворів невеликого діаметра в деталях гідроапаратури на основі застосування високошвидкісного різання. Визначено технологічні закономірності утворення мікровідколів при лезовій і абразивній обробці отворів у деталях з високотвердих магнітних сплавів, що дозволило науково обґрунтовано підійти до вибору оптимальних варіантів технологічного маршруту й параметрів операцій обробки. Теоретично з єдиних позицій визначені умови здійснення процесів різання й пластичного деформування різних по фізико-механічних властивостях оброблюваних матеріалів. Теоретично доведена можливість досягнення приблизно однакових значень точності й продуктивності обробки при одно- і багатопрохідному зніманні заданого припуску. Одержала подальший розвиток математична модель визначення температури різання з урахуванням періодичного переривання процесу обробки й охолодження оброблюваної деталі, що дозволило уточнити відомі теоретичні рішення й визначити потенційні можливості зниження температури різання. На основі результатів досліджень розроблено і впроваджено у виробництво ефективні технології обробки отворів діаметром 8,5 мм у кільцях з високотвердих магнітних сплавів АНКО-3А і ЮНДК-18 (HRC 62–63), отворів діаметром 6–16 мм у втулках із бронзи Бр 010С2Н3 твердістю НВ 75, східчастих і різьбових отворів у корпусних деталях, виготовлених з важкооброблюваного матеріалу АЛ9. Дані технології забезпечують підвищення якості та продуктивності обробки.

Диссертация посвящена разработке эффективных технологий механической обработки отверстий в деталях гидроаппаратуры на основе уменьшения силовой и тепловой напряженности процессов обработки. Для этого разработана математическая модель образования микросколов при механической обработке отверстий небольшого диаметра (8,5 мм) в кольцах из высокотвердых магнитных сплавов АНКО-3А и ЮНДК-18 (HRC 62–63). Установлено, что уменьшить величины микросколов можно уменьшением толщины среза и суммы положительного переднего угла инструмента и условного угла трения на передней поверхности инструмента на основе применения высокоскоростного резания и внутреннего шлифования. Это позволило научно обоснованно подойти к выбору оптимальных вариантов технологического маршрута и параметров операций, обеспечивающих повышение качества и производительности обработки. Разработана новая математическая модель стружкообразования при резании, позволившая обосновать условия перехода от резания к пластическому деформированию и определить эффективные методы механической обработки отверстий в деталях, изготовленных из различных по физико-механическим свойствам (хрупких и пластичных) материалов. Проведен теоретический анализ условий образования упругих перемещений в технологической системе и установлено, что при одно- и многопроходном съеме заданного припуска с одинаковой номинальной производительностью обработки достигаются примерно одни и те же показатели точности и фактической производительности. Разработана математическая модель определения параметров высокоскоростного расфрезеровывания и растачивания отверстий. Установлено, что эффект обработки (повышение производительности и снижение силы резания) достигается за счет уменьшения толщины среза, причем, при высокоскоростном расфрезеровывании отверстий в большей степени. Получено новое теоретическое решение об определении температуры резания с учетом периодического прерывания процесса обработки и охлаждения обрабатываемой детали. На его основе установлены основные направления уменьшения времени обработки для заданной температуры резания, состоящие в уменьшении энергоемкости обработки и реализации условий полного и частичного охлаждения обрабатываемой детали в момент прерывания процесса обработки. Экспериментально установлено, что при внутреннем шлифовании отверстий небольшого диаметра в кольцах из высокотвердых магнитных сплавов в связи с низкой жесткостью технологической системы целесообразно обработку производить по упругой схеме с периодическим созданием начальных натягов, кратных величине снимаемого припуска. По сравнению с внутренним шлифованием по жесткой схеме, данная схема позволяет в 1,5 раза увеличить производительность обработки. Экспериментально установлено, что предварительную обработку отверстий в кольцах из магнитных сплавов твердостью HRC 62-63 целесообразно осуществлять по схеме высокоскоростного расфрезеровывания, а отверстий в кольцах из магнитных сплавов меньшей твердости (HRC 56-58) – по схеме растачивания твердосплавным резцом. При этом на последующей операции внутреннего шлифования полностью устраняются микросколы, образующиеся при предварительной обработке, и обеспечивается требуемое качество обработанной поверхности. Предложенный технологический маршрут позволяет до 2-х раз уменьшить трудоемкость обработки. Экспериментально установлено, что переход в область высокоскоростного растачивания отверстий диаметром 6–16 мм во втулках из бронзы Бр 010С2Н3 твердостью НВ 75 обеспечивает повышение производительности обработки более чем в 3 раза, точность размера в пределах 5 мкм и шероховатость поверхности =0,63 мкм. Это позволяет снизить трудоемкость последующей операции рейберования в 2 раза при обеспечении требуемой точности и шероховатости поверхности. Экспериментально установлено, что применение высокоскоростной обработки ступенчатых и резьбовых отверстий в корпусных деталях из труднообрабатываемого материала АЛ9 обеспечивает шероховатость Ra = 1,25…0,32 мкм, чего ранее не достигалось традиционными методами обработки. Внедрение в производство разработанных технологий механической обработки отверстий в деталях гидроаппаратуры позволило повысить качество и производительность обработки.

The paper theoretically and experimentally demonstrate the possibility of improving the quality and efficiency of processing small diameter holes in detail hidroapara tours through the application of high-speed cutting. The technological regularities of formation mikrovidkoliv at lezoviy and abrasive finishing holes in the details of vysokotverdyh magnetic alloys, allowing scientifically grounded pi-reach to the choice of optimal technological choices and options operations routing HH treatment. Theoretically, in unison about the conditions of the processes of cutting and plastic deformation of different physical and mechanical properties of the object-roblyuvanyh materials. Theoretically proved able to achieve approximately the same values of accuracy and efficiency of processing in single and multipass removing the set allowance. Further developed mathematical model of cutting temperature, taking into account the periodic interrupt processing and cooling of the workpiece, thereby clarify-known theoretical solutions and determine the potential for lowering the temperature of cutting. Based on research developed and put into production effects processing technology, a topic by itself holes 8.5 mm in the ring with them vysokotverdyh magnetic alloys Anko-3A and YUNDK-18 (HRC 62-63), holes 6-16 mm in vtulkah, bronze Br 010S2N3 hardness of HB 75, Graded and threaded holes in the buildingsnyh parts made of material vazhkoobroblyuvanoho AL9. These technologies offer to improve the quality and efficiency of processing.