Повышение эффективности операций хонингования на основе анализа температурных деформаций инструмента и детали

• Автор: Панова, Оксана Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1 Особенности процесса резания при хонинговании.

1.2 Выбор характеристики хонинговальных брусков.

1.3 Исследование температур, сил, возникающих в процессе резания

1.4 Получаемая точность обработки и шероховатость поверхности

1.5 Постановка задач исследования.

2 ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ХОНИНГОВАНИИ

2.1 Математическая модель определения силы резания единичного зерна.

2.2 Температуры, возникающие в процессе резания.

2.2.1 Расчет температуры инструмента при хонинговании
2.2.2 Расчет температуры обрабатываемой детали при
хонинговании.
2.2.3 Результаты расчетов и исследования температуры
резания.
2.3 Баланс энергий при хонинговании.
2.4 Выводы по главе.
3 ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ПРИ ХОНИНГОВАНИИ.
3.1 Модель расчета деформаций полого цилиндра под действием
распределенной силы и температуры.
3.2 Модель расчета деформаций инструмента.
3.3 Определение точности обработки, погрешности формы.
3.4 Расчетное определение температурных деформаций
3.5 Результаты экспериментальных исследований
3.6 Выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗОНЫ КОНТАКТА
И ОБРАЗОВАНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ.
4.1 Математическая модель определения параметров зоны 3 контакта
4.2 Расчет шероховатости поверхности.
4.3 Расчетное определение параметров зоны контакта и шероховатости.
4.4 Выводы по главе
5 МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ХОНИНГОВАНИЯ. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
5.1 Оптимизация режимов резания по минимуму себестоимости технологической операции
5.2 Методика оптимизации технологической операции хонингования
5.3 Оптимизация условий обработки цилиндров двигателей снегоходов Буран и Тайга
5.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В современных машинах имеется очень много деталей, которые воспринимают или передают нагрузки путем непосредственного контакта рабочих поверхностей, перемещающихся с высокими скоростями (кольца и ролики подшипников качения, поршневые гильзы двигателей, детали гидроаппаратуры). К отверстиям таких ответственных деталей предъявляются высокие требования к точности и качеству поверхности: точность размеров обработанных отверстий должна составлять 0, - 0, мм, некруглость менее 1 мкм, волнистость менее 0,2 мкм, нецилиндричность и непрямолинейность образующей отверстия менее 2-5 мкм, параметр шероховатости Ка - 0, - 0,8 мкм, определенные значения параметров формы неровностей и опорной поверхности, отсутствие дефектного слоя металла - микротрещин, остаточных напряжений растяжения. Существует большое количество методов обработки рабочих поверхностей деталей, однако не все они обеспечивают их высокую работоспособность. Наибольшее значение при окончательном формировании рабочих поверхностей деталей имеют отделочные операции, выполненные с помощью абразивного и алмазного инструмента. Наиболее часто конечным методом обработки является шлифование. Однако для ответственных деталей применять шлифование в качестве финишной операции нецелесообразно так как: во-первых, получение точного отверстия возможно при использовании специального прецизионного оборудования, во-вторых, величина опорной поверхности обработанной детали оказывается небольшой, в-третьих, высокие скорости нагрева и охлаждения поверхностных слоев детали вызывают образование прижогов и трещин, приводят к появлению остаточных напряжений, которые в большинстве случаев оказываются растягивающими. Поэтому наиболее целесообразным методом обработки для этих условий является обработка хонингованием. Присущие процессу хонингования малые силы и скорости резания обуславливают достаточно низкую температуру резания. И хотя такой температуры достаточно, чтобы вызвать существенные деформации детали (нагрев гильзы цилиндров в процессе обработки выше - °С приводит к увеличению диаметра на 0, - 0, мм), все таки температурные деформации при хонинговании значительно меньше, чем при шлифовании. При хонинговании сохраняется микротвердость и структура поверхностного слоя, увеличиваются остаточные сжимающие напряжения, повышая этим контактную прочность деталей. Конструктивные особенности инструментов и большая площадь рабочей поверхности брусков способствуют достижению прямолинейности оси отверстия, что особенно важно в случае подвижного сопряжения деталей. Применение хонингования позволяет получить поверхность, характеризующуюся повышенной несущей способностью, что обеспечивает высокую износостойкость деталей при эксплуатации. Хонингование является процессом массового микрорезания обрабатываемой поверхности большим числом зерен, сопровождающимся снятием тончайших стружек и пластических деформированием металла [7, 8, 9, , , , , , , ]. Величина радиусов округления алмазных зерен вследствие микросколов составляет 6 - мкм, поэтому резание, в основном, осуществляется зернами с отрицательными передними углами, что оказывает влияние на характер съема металла. При резании образуется стружка в виде запятой, спирали или неопределенной формы. По данным работы [, 9] площадь контакта рабочей поверхности инструмента при хонинговании в 3 раз больше, чем при шлифовании, и определяется длиной и шириной брусков, а также их количеством в головке. В отличие от шлифования, где в процессе резания участвует очень небольшая часть режущей поверхности круга, при обработке брусками зерно работает почти непрерывно. В связи с большими величинами площади контакта и малыми удельными давлениями в зоне контакта при обработке брусками используются значительно меньшие скорости резания по сравнению со шлифованием. Все перечисленные особенности хонингования ведут к снижению выделения тепла при обработке. К режимам обработки при хонинговании относятся: окружная скорость вращения хонинговальной головки У0 в м/мин, скорость возвратно-поступательного движения головки Увп в м/мин, радиальное удельное давление брусков р>ч) в кг/см2 или радиальная подача брусков (при дозированной подаче) в мкм/дв. П0 .