Технологическое обеспечение качества деталей машин при обработке поверхностным пластическим деформированием роликами

• Автор: Отений, Ярослав Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 297 с. : ил. + Прил. (95 с.: ил.)

ГЛАВА 1. Анализ проблемы технологического обеспечения качества поверхностного слоя при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием
1.1. Сущность и особенности методов обработки деталей поверхностным пластическим деформированием
1.2. Взаимосвязь показателей качества поверхности деталей с конструктивно-технологическими параметрами и факторами обработки

1.3. Образование микрогеометрии поверхности при обработке ППД

1.3.1. Шероховатость после ППД

1.3.2. Волнистость обработанной поверхности

1.4. Усилие при упруго-пластическом поверхностном деформировании деталей роликами

1.5. Влияние усилия деформирования и параметров геометрии контакта на глубину упрочнения и остаточные напряжения

1.5.1. Глубина упрочнения

1.5.2. Остаточные напряжения в поверхностном слое обработанной детали

1.6. Геометрические параметры контактной зоны

1.7. Физико-механические процессы в зоне контакта при ППД
1.7.1. Структурно-фазовые изменения, происходящие при упругопластическом деформировании
1.7.2. Проскальзывание в контактной зоне
1.8. Тепловые процессы при обработке ППД
1.9. Инструменты, применяемые при ППД
1.10. Цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. Геометрия контакта при поверхностном пластическом деформировании
2.1. Решение задачи определения геометрических параметров контактной зоны
2.1.1 .Решение контактной задачи прямым методом
2.1.2. Определение формы и размеров деформирующих элементов
по заданной форме и размерам контактной зоны
2.2. Анализ зависимостей определения геометрических параметров контактной зоны
2.3. Влияние деформации ролика на геометрические параметры 97 контакта
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. Физико-механические явления и напряженно - деформированное состояние в зоне контакта
3.1. Перемещение металла при поверхностном пластическом де- 102 формировании
3.2. Аналитическое определение кинематики точек деформируемой

поверхности при ППД
3.3. Взаимосвязь перемещения точек деформируемой поверхности
с напряжениями в зоне контакта и усилием деформирования
3.4. Исследование контактных напряжений при постоянной нагрузке действующей на деформирующий элемент
3.5. Аналитическое исследование проскальзывания деформирующих элементов
3.6. Температура в контактной зоне при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием
3.7. Взаимосвязь напряжений в контактной зоне с усилием деформирования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. Глубина упрочнения и остаточные напряжения в поверхностном слое при ППД
4.1. Определение глубины упрочнения от распределенных напряжений по площади контакта
4.1.1. Круговой контакт
4.1.2. Эллипсный и каплевидный контакты
4.2. Сравнение различных методик определения глубины упрочнения обработанной детали
4.3. Влияние конструктивных параметров деформирующих элементов на геометрию контакта и глубину упрочнения при обработке 166 валов и отверстий ППД
4.4. Формирование остаточных напряжений при ППД
4.4.1. Методика определения остаточных напряжений
4.4.2. Остаточные напряжения при обработке одинаковых по размерам отверстий и валов
4.5. Влияние касательных контактных напряжений на глубину упрочнения и остаточные напряжения
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования физикомеханических явлений в контактной зоне и качества поверхностного слоя
5.1. Методика экспериментальных исследований контактной зоны
5.1.1. Экспериментальные исследования проскальзывания
5.1.2. Выбор оборудования и инструмента для проведения экспериментальных исследований
5.2. Результаты экспериментальных исследований
5.2.1. Результаты экспериментального исследования проскальзывания
5.2.2. Результаты экспериментального исследования шероховатости обработанной поверхности
5.3. Экспериментальное исследование геометрии контактной зоны
и усилия деформирования
5.3.1. Определение площади контакта

5.3.2. Экспериментальные исследования усилия деформирования 5.4. Результаты экспериментальных исследований глубины внедрения деформирующего элемента ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 6. Разработка научно-методической базы конструкторско-технологического обеспечения качества и оптимизации обработки ППД
6.1. Конструктивные особенности инструментов для обработки ППД роликами
6.2 Повышение надежности и долговечности работы деформирующего инструмента
6.2.1. Особенности силового взаимодействия деформирующих элементов с опорным конусом в ротационных инструментах
6.3. Обеспечение стабильности обработки при ППД
6.3.1. Обеспечение стабильности угла самозатягивания в ротационных инструментах.
6.3.2. Обеспечение стабильности усилия деформирования.
6.4. Основные положения и методика выбора конструктивных параметров инструмента и технологических режимов обработки при ППД
6.5. Оптимизация процесса обработки деталей ППД роликами и конструктивных параметров деформирующих инструментов
6.5.1. Общее представление об оптимизации технологических процессов и конструктивных параметров деформирующих инструментов.
6.5.2. Оптимизация обработки глубоких отверстий центробежным раскатыванием
6.5.3.Математическая модель определения конструктивных параметров центробежных раскатников и усилия деформирования
6.5.4. Раскатник центробежный рычажный
6.6. Оптимизация обработки глубоких отверстий совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами
6.7. Оптимизация обработки длинных валов и тонкостенных труб совмещенным резанием и поверхностным пластическим деформированием роликами
6.8. Прогрессивные инструменты для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием
6.8.1. Обкатник многороликовый постоянного усилия
6.9. Нанесение регулярного декоративного рельефа на длинномерные валы
6.10. Прогрессивные инструменты для обработки деталей ППД по авторским свидетельствам
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Обобщая результаты вышерассмотренных исследований можно сделать вывод, что при качении деформирующего элемента по детали эффекты поверхностного взаимодействия составляют лишь небольшую часть общих потерь на трение, но учет их является достаточно важным, так как позволяет более точно определить напряженное состояние в контактной зоне и его влияние на шероховатость после ППД.
1.8. Тепловые процессы при обработке ППД
Тепловые процессы, имеющие место при механической и отделочной обработке деталей машин, в значительной мере определяют физико-механические свойства поверхностного слоя и могут оказывать решающее влияние на качество деталей. В связи с этим технологические задачи должны решаться с учетом температурных полей, образующихся при обработке.
Источником тепловыделения при ППД является контактная зона, в пределах которой происходит упругопластическая деформация. Фареном и Тейлором было установлено, что при пластической деформации 85-90 % теплового эквивалента затраченной работы выделяется в виде теплоты. Остальная часть энергии запасается деформированной решеткой при упрочнении детали. При интенсивных режимах обработки в поверхностных слоях возникают большие перепады температур, приводящие к образованию термопластических напряжений, которые, складываясь с напряжениями, вызванными собственно пластической деформацией, изменяют их величину, а иногда и характер распределения по объему детали. Интенсивные напряжения, мгновенный нагрев и охлаждение очага деформации могут вызвать изменение структуры металла поверхностного слоя при упрочнении [10,15,96, 106].
Исследование тепловых процессов отделочно-упрочняющей обработки сводится к анализу движущегося теплообразующего источника по поверхности детали (его формы, размеров, распределения интенсивности) и порождае-