Дослідження жорсткості системи верстат-інструмент-деталь при ремонті деталей методом поверхневого пластичного деформування

Abstract

З допомогою теоретичних і експериментальних досліджень показано, що з урахуванням жорсткості системи верстат-інструмент-деталь вдалося досягти оптимізації режимів обкатування і за рахунок цього розширити номенклатуру обкатування і розкатування деталей. Поверхнева пластична деформація за допомогою обкатування деталей роликами і кульками після обточування їх різцем або шліфування виконується для зниження шорсткості поверхні і зміцнення поверхневого шару. Зниження шорсткості, а також збільшення радіусів заокруглення вершин шорсткості, збільшення опорної поверхні призводять до підвищення зносостійкості деталей або поліпшення їхнього товарного вигляду. При зміцнюючому обкатуванні підвищується твердість поверхневого шару, в ньому крім того з’являються стискаючі напруження. Все це призводить до підвищення втомної міцності деталей. Основні режими обкатування – зусилля обкатування і подача ролика на кожен оборот деталі. Зусилля обкатування вибирається залежно від діаметра деталі, діаметра і профільного радіусу ролика і твердості обкатуємо матеріалу. Реалізація оптимального основного режиму обкатування (робочого зусилля) пов’язана з жорсткістю технологічної системи верстат-інструмент-деталь. У сенсі збереження оптимального режиму обкатування представляє небезпеку не стільки зниження жорсткості, скільки її мінливість. Тонкостінні втулки можна розкатувати голчастими роликами. При цьому пластична деформація локалізується в тонкому поверхневому шарі і роздача втулки мінімальна. Пристрої з голчастими роликами знайшли застосування при розкатуванні нежорстких втулок, коли довжина голчастих роликів перевищує ширину віддають перевагу катанню втулки. Тоді розкатування виконується без поздовжньої подачі пристрої. При виконанні поздовжньої подачі пристрою з голчастими роликами на обкатуваній поверхні виникає хвилястість з кроком подачі.

With the help of theoretical and experimental studies it has been shown that, taking into account the rigidity of the machine-tool-part system, it was possible to achieve optimization of routing modes and, due to this, to expand the range of rolling and rolled parts. Surface plastic deformation by rolling parts by rollers and balls after cutting them with a cutter or grinding is performed to reduce the roughness of the surface and strengthen the surface layer. Reducing roughness, as well as increasing the radii of rounding the roots, increasing the support surface, leads to increased wear resistance of parts or improvement of their appearance. With hardening, the hardness of the surface layer rises, in addition there are compressive stresses. All this leads to an increase in the fatigue strength of the parts. The main robotic regimes are the roping and roller feed on every turn of the part. The roping effort is chosen depending on the diameter of the part, the diameter and profile of the roller radius and the hardness of the material. Implementation of the optimal basic mode of rotation (labor force) is associated with the rigidity of the technological system of the machine-tool-detail. In the sense of preserving the optimal mode of rotation represents a danger not so much the reduction of stiffness, as its variability. Thin sleeves can be rolled up with needle rollers. In this case, the plastic deformation is localized in a thin surface layer and the distribution of the sleeve is minimal. Devices with needle rollers have been used for rolling non-rigid sleeves, when the length of the needle rollers exceeds the width, preferring to roll the bush. Then the roughing is performed without the longitudinal feed of the device. In the case of the longitudinal supply of the device with needle rollers on the rolled surface there is wavelength in the feed step. The change in stiffness and plastic flow of the material of the bushings near the ends lead to a distortion of their shape. Distortion of the shape of the axial section of the bushings is observed in all rolled specimens, the thicker the bushings the thicker the wall. The outer surface was more distorted by the bushings with a 10 mm thick wall. Distortions in the form of thin-walled parts at the edges are prevented by reducing the forces (interference), by reducing the diameter of the rollers and some increase in the rear angle of indentation, which allows localizing the deformation in a thinner surface layer. The preservation of the shape of the bushings is also facilitated by an increase in the number of rollers of the rolling heads, which increases the rigidity of the system.