Определение оптимальной силы контактного взаимодействия инструмента и детали при отделочно-упрочняющей обработке методом алмазного выглаживания

Рассмотрены основные факторы процесса алмазного выглаживания: сила контактного взаимодействия инструмента и детали в зоне деформации и трение на контактной поверхности детали и выглаживателя. Представлена методика аналитического определения оптимальной силы выглаживания для отделочно-упрочняющего режима обработки. Расчетным путем получены значения силы для некоторых характерных марок материалов небольшой и средней твердости (≤210 HB, радиус индентора – 3,4 мм) и ряда закаленных сталей высокой твердости (радиус индентора – 2,0 мм). Также определены значения сил с использованием выражений для деформационной составляющей коэффициента трения. Сравнительный анализ результатов свидетельствует о достаточной для практических целей адекватности вариантов расчета. На конкретных примерах обрабатываемых материалов показаны графические зависимости, отражающие связь коэффициента трения, в том числе его деформационной составляющей, и силы выглаживания. С увеличением силы выглаживания увеличивается коэффициент трения, что объясняется увеличением глубины внедрения алмазного наконечника и, следовательно, ростом деформационной составляющей. Глубина внедрения индентора в обрабатываемую поверхность, а следовательно, коэффициент трения при выглаживании зависит от твердости обрабатываемого материала. С повышением твердости глубина внедрения уменьшается, что приводит к снижению деформационной составляющей и в целом коэффициента трения. На коэффициент трения также влияет радиус рабочей части инструмента, так как от его величины тоже зависит глубина внедрения индентора. Результаты исследований могут быть использованы при разработке технологии отделочно-упрочняющего алмазного выглаживания, освоении процесса и внедрении его в производство.

алмазное выглаживание, отделочно-упрочняющий режим, сила выглаживания, коэффициент трения

1. Смелянский, В.М. Механика упрочнения деталей поверхностно-пластическим деформированием / В.М. Смелянский. – М.: Машиностроение, 2002. – 300 с.

2. Бобровский, Н.М. Разработка научных основ процесса обработки деталей поверхностно-пластическим деформированием без применения смазочно-охлаждающих жидкостей / Н.М. Бобровский. – Тольятти: Тольяттин. гос. ун-т, 2008. – 170 с.

3. Губанов, В.Ф. Выглаживание: качество, технологии, инструменты / В.Ф. Губанов. – М.: Изд. дом Акад. естествознания, 2013. – 70 с.

4. Одинцов, Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностно-пластическим деформированием: справочник / Л.Г. Одинцов. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.

5. Чепа, П.А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей / П.А. Чепа, В.А. Андриянин; под ред. О.В. Берестнева. – Минск: Наука и техника, 1988. – 192 с.

6. Гуров, Р.В. Методология проектирования операций отделочно-упрочняющей обработки деталей машин поверхностно-пластическим деформированием / Р.В. Гуров // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. – 2010. – №4 (28). – С. 17–23.

7. Блюменштейн, В.Ю. Исследование остаточных напряжений поверхностного слоя в процессах поверхностного пластического деформирования / В.Ю. Блюменштейн, М.С. Махалов // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.- тэхн. навук. – 2015. – №3. – С. 41–48.

8. Мельников, П.А. Оптимизация параметров процесса выглаживания в производственных условиях с целью получения поверхности, пригодной для работы в условиях гидродинамического трения / П.А. Мельников, Н.М. Бобровский // Вектор науки ТГУ. – 2011. – №2 (16). – С. 65–67.

9. Титов, В.А. Повышение ресурса изделий из титановых сплавов методом алмазного выглаживания / В.А. Титов, А.В. Титов // Кузнечно-штамповочное производство. – 2010. – №4. – С. 18–24.

10. Рязанова-Хитровская, Н.В. Некоторые пути повышения эффективности процесса алмазного выглаживания / Н.В. Рязанова-Хитровская, И.Н. Пыжов, Н.В. Крюкова // Високi технологii в машинобудуваннi. – 2015. – Вип. 1 (25). – С. 173–182.

11. Чепа, П.А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностно-пластическим деформированием / П.А. Чепа. – Минск: Наука и техника, 1981. – 128 с.

12. Особенности формирования глубины упрочнения при обработке деталей поверхностно-пластическим деформированием / Я.Н. Отений [и др.] // Междунар. журн. приклад. и фундамент. исслед. Техн. науки. – 2016. – №12. – С. 452–455.

13. Торбило, В.М. Алмазное выглаживание / В.М. Торбило. – М.: Машиностроение, 1972. – 105 с.

14. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. – М.: Машиностроение, 1968. – 480 c.

15. Михин, Н.М. Трение в условиях пластического контакта / Н.М. Михин. – М.: Наука, 1968. – 104 c.

16. Технологические особенности формирования параметров качества поверхностного слоя при алмазном выглаживании в условиях интегрированной обработки / В.Ю. Скиба [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – №3 (68). – С. 31–41.