Повышение эффективности обработки длинномерных валов

В статье приводятся условия обеспечения параметров качества механической обработки направляющей поверхности штока гидроцилиндра точением и методами поверхностного пластического деформирования.

Цель исследования: повышение стабильности и производительности процесса обработки нежестких деталей класса валов  при обеспечении требуемых параметров качества.

Методы. Проведен анализ статических и динамических характеристик инструментальной систе-мы для режуще-деформирующей обработки. Проведен анализ твердотельной модели резцов фирм Lamina и Mitsubishi с помощью программы Solidworks. Для проверки работоспособности резца фирмы Mitsubishi, стабильности получаемых размеров, шероховатости поверхностей и определения периода стойкости пластин ставился полнофакторный эксперимент 2³.

Результаты. По результатам анализа с помощью программы Solidworks выбран резец фирмы Mitsubishi и проведена опытная промышленная обработка. Промышленный эксперимент показал, что при скорости резания резцом фирмы Mitsubishi, рекомендуемой производителем 200…300 м/мин., возникают вибрации. Для устранения вибраций при точении резцом фирмы Mitsubishi скорость резания была экспериментально принята ≈ 40 м/мин. Из-за уменьшения скорости резания значительно снизилась производительность обработки. Разработаны новые конструкции инструментов инструментальной системы для режуще-деформирующей обработки нежестких деталей класса «валы», повышающие производительность обработки при стабильности получения требуемых параметров качества: обкатная головка с демпфирующим элементом и демпфирующий резец. Проведены лабораторные испытания обкатной головки – предварительно определено усилие накатывания, условия состояния поверхности перед накатыванием. Проведена виброакустическая диагностика работы демпфирующего резца в лабораторных условиях. Проведена экспериментальная проверка работы новых инструментов инструментальной системы и анализ достигнутых параметров качества.

Заключение. Применение новых инструментов инструментальной системы для комбинированной режуще-деформирующей обработки позволило повысить производительность и стабильность процесса и обеспечить заданные параметры – точность формы, размеров, шероховатость (JT7...8, Ra< 0.16…0.32мкм)  и физико-механические свойства поверхностного слоя детали.  

нежесткая деталь, инструментальная система, шероховатость, вибрации, демпфирующий резец

1. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 300 с.

2. Подураев В.П. Обработка резанием с вибрациями. М., 1970. 351 с.

3. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

4. Теоретические основы процессов поверхностного пластического деформирования / Е.М. Макушок, Т.В. Калиновская, М.А. Москалев [и др.]; под ред. В.И. Беляева. Минск: Наука и техника, 1988. 184 с.

5. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

6. Позняк Г.Г. Повышение стабильности процесса резания на основе моделирования динамики рабочего пространства технологических систем: дис. ... канд. техн. наук. М.: РУДН, 2002. 478 с.

7. Яковлев М. Г. Исследование динамики процесса резания при обработке жаропрочных материалов // Наука и образование. Эл № ФС 77 - 48211. 2009.

8. Яцун Е.И., Малыхин В.В., Новиков С.Г. Виброакустическая диагностика состояния режущего инструмента и микронеровностей обработанной поверхности // Справочник: инженерный журнал. 2014. № 4. С. 31 – 35.

9. SolidWorks 2007/2008 Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямовский, А. А. Собачкин, Е. В. Одинцов, А. И. Харитонович, Н. Б. Пономарев. СПб.: БХВ-Петербург, 2008. 1040 с.

10. Яцун Е.И., Малыхин В.В., Новиков С.Г.Повышение эксплуатационных характеристик демпфирующих резцов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. №2. С.43-46.

11. Повышение устойчивости процесса точения демпфирующим резцом/ Е.А. Кудряшов, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, Е.В. Павлов, С.Г. Новиков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. №3(36). С.122-125.

12. Пат. 2535196 Рос. Федерация: МПК В23В27/00/ Демпфирующий резец с управля-емой жесткостью / С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, Н.В. Домарев, А.Е. Чижов, Ф.В. Новиков [и др.]; заявитель патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). №2013113649/02; заявл. 26.03.2013; опубл. 10.10.2014, Бюл. №28. 10 с.

13. Пат. 2479385 Рос. Федерация: МПК В23В27/00/ Демпфирующий резец с регулируемой жесткостью / С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, Е.А. Кудряшов, Н.В. Домарев; заявитель патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). №2011141683/02; заявл. 13.10.2011; опубл. 20.04.2013, Бюл. №11. 8 с.

14. Инструментальное обеспечение процессов механической обработки твердыми сплавами и композитами / Е.И. Яцун, В.В. Малыхин, О.С. Зубкова, С.Г. Новиков. Курск. 2016. 225 с.