О влиянии обработки резанием и других видов размерной обработки на свойства материала детали

 

При изготовлении деталей в настоящее время преобладает обработка резанием лезвийными и абразивными инструментами. При этом все более широкое применение получают электроэрозионная, электрохимическая, ультразвуковая, электронно-лучевая, лазерная и другие обработки. Каждый из методов обработки оказывает то или иное влияние на свойства материала заготовки и готовой детали. Так, при обработке резанием поверхностный слой заготовки претерпевает значительные пластические деформации и упрочняется (наклепывается). При электроэрозионной обработке, при которой удаление металла с заготовки происходит за счет его плавления и испарения, в поверхностном слое изменяется структура и химический состав. При электрохимической обработке, основанной на анодном растворении металла заготовки, возможно его растравливание по границам зерен и наводороживание поверхностного слоя. Каждый из методов обработки, за исключением электрохимической обработки при оптимальных условиях, вызывает формирование в поверхностном слое остаточных напряжений.

При чистовой размерной обработке толщина поверхностного слоя с измененными свойствами обычно невелика и составляет около 0,005…0,3 мм. Однако, так как именно поверхностный слой испытывает наибольшие нагрузки при работе деталей, то влияние свойств его материала на их эксплуатационные свойства оказывается очень существенным, а порой – решающим.

Состояние поверхностного слоя деталей (заготовок) принято характеризовать термином «качество поверхностного слоя», под которым понимается не только совокупность свойств его материала, но и микрогеометрия обработанной поверхности.

Учитывая изложенное, влияние качества поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей и их сопряжений, а также технологическое обеспечение требуемого качества поверхностного слоя рассмотрим более подробно.

Задание 14. Прочитайте текст. Составьте вопросный план текста об обеспечении качества поверхностного слоя поверхностным пластическим деформированием (ППД). Перескажите текст по составленному плану.

 

Обеспечение качества поверхностного слоя поверхностным пластическим деформированием (ППД)

Методы обработки ППД основаны на холодном пластическом деформировании поверхностного слоя заготовки, осуществляемом различными инструментами. К этим методам обработки относятся: обкатывание шариками и роликами; алмазное выглаживание; обработка дробью; дорнование и ряд других.

Обработка ППД обеспечивает значительный наклеп поверхностного слоя и формирование в нем сжимающих остаточных напряжений, а также, как правило, малую шероховатость поверхности, что повышает усталостную прочность, износостойкость, контактную жесткость, надежность посадок и другие эксплуатационные свойства деталей и их соединений.

Методы обработки ППД в целом достаточно просты. В условиях единичного и серийного производства обкатывание шариком и роликом, алмазное выглаживание выполняют на токарных и фрезерных станках. Дорнование осуществляют на протяжных станках, гидравлических и пневматических прессах небольшой мощности. В массовом производстве для обкатывания шариком и роликом, алмазного выглаживания и дорнования находят применение специальные станки-автоматы. Обработка дробью обычно требует использования специального оборудования.

При обкатывании шариками инструментом служит шарик из закаленной стали ШХ15 или твердого сплава, который при работе опирается на подшипник и поджимается к заготовке с радиальной силой . При вращении заготовки и включении подачи шарик обкатывается по обрабатываемой поверхности с небольшим проскальзыванием.

Обкатывание шариком обычно используют в качестве метода финишной обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей (валов, полых цилиндров и т. п.), реже – плоских и фасонных поверхностей.

Обкатывание роликом по существу мало отличается от обкатывания шариком, однако является более производительным. В большинстве случаев обкатывание ведут роликами с тороидальным профилем, которые изготавливают из закаленной стали ШХ15.

При алмазном выглаживании, которое протекает в условиях трения скольжения, инструментом служит алмаз, впаянный в металлическую державку. При этом методе обработки обязательно применение СОТС, лучшей из которых является индустриальное масло И-20. Рабочая часть алмаза обычно выполняется в виде сферы с радиусом
0,6…4,0 мм. Высокая твердость алмаза и низкий коэффициент трения (0,03…0,11) позволяют эффективно выглаживать заготовки из различных металлов, в том числе из закаленных до высокой твердости сталей, а также заготовки с металлическим покрытием (хромовым, никелевым, серебряным).

Обработка дробью осуществляется ее ударами по поверхности заготовки (скорость дроби составляет 1…100 м/с). От этих ударов поверхностный слой заготовки пластически деформируется (обработанная поверхность представляет собой совокупность пластических отпечатков дроби), получает значительный наклеп и в нем создаются сжимающие остаточные напряжения.

При дорновании в качестве инструмента используют шары (рис. 4.21, е), однозубые и многозубые дорны (рис. 4.21, ж), которые перемещают через обрабатываемое отверстие заготовки с некоторым натягом. При этом диаметр отверстия возрастает, повышается его точность, сглаживаются микронеровности, поверхностный слой приобретает наклеп и в нем (при оптимальных режимах) формируются сжимающие остаточные напряжения. Таким образом, в отличие от рассмотренных выше методов обработки ППД, которые почти не оказывают влияния на точность заготовок, дорнование дает возможность существенно повысить точность отверстий.

Дорнование ведут с обязательным использованием СОТС, которыми, в большинстве случаев, служат минеральные масла.

 

Задание 15. Укажите соответствия: термин – определение.

 

1	Волнистость  поверхности –	а	не только совокупность свойств его материала, но и микрогеометрия обработанной поверхности.
2	Шероховатость -	б	совокупность неровностей высотой примерно 0,01…1000 мкм с шагом большим, чем базовая длина, используемая для измерения шероховатости.
3	качество поверхностного слоя -	в	это одновременное диффузионное насыщение поверхностного слоя заготовок азотом и углеродом.
4	Цементация -	г	совокупность неровностей высотой примерно 0,01…1000 мкм с шагом меньшим, чем базовая длина , используемая для ее измерения.
5	Нитроцементация –	д	диффузионное насыщение поверхностного слоя заготовок из низкоуглеродистой стали углеродом.

 

Задание 16. Представьте данный текст в виде схемы влияния отклонения от параллельности направляющих продольного суппорта относительно оси шпинделя токарного станка в вертикальной плоскости на погрешность формы поверхности заготовки.

При этом отклонении, равном  на длине  заготовки, резец перемещается по прямой , т. е. если в точке , например, он находится на уровне высоты центров станка, то в точке  превышает этот уровень на . В результате поверхность заготовки приобретает форму гиперболоида вращения. Обозначив радиус обработанной поверхности заготовки при 0 через , найдем наибольший радиус , который будет иметь заготовка в крайнем правом сечении. Из прямоугольного треугольника  получаем

.

Для произвольного  радиус  заготовки составит

.

Рассмотрим пример. Предположим, что на токарном станке обтачивается заготовка диаметром 50 мм и длиной 500 мм. Допустим, что отклонение от параллельности направляющих продольного суппорта относительно оси шпинделя в вертикальной плоскости  на этой длине составляет 0,02 мм. Примем, что радиус заготовки  равен 25 мм. Тогда ее наибольший радиус будет

25,000008 (мм).

Таким образом убеждаемся, что геометрическая погрешность этого вида приводит к незначительным погрешностям обработки заготовок, которыми обычно можно пренебречь.

 

О количественной и качественной характеристике процесса Субъект - предикат – объект в русском языке* Активные и пассивные конструкции в предложении В русском языке мысль, суждение можно выразить при помощи активной или пассивной модели.   Грамматический субъект (S) – это лицо, совершающее действие. Предикат (Р) – это информация о субъекте, которая выражается в активной или пассивной форме.   Как же выразить мысль в активной или пассивной форме? Если говорящему важно указать на лицо, совершающее действие, то следует использовать активные конструкции: Рабочие строили школу.   В активных конструкциях субъект может быть выражен следующими грамматическими формами:   ВИДЫ выражения грамматического субъекта Пример Существительное, местоимение, числительное, прилагательное в Им.п Электричество передаётся через сеть. Числительное в Им.п. + существительное/местоимение 10 до 300 метров в минуту – это скорость алмазного выглаживания. Более, менее, около + числительное в Р.п. + существительное в Р.п. Около 10…15 % от диаметра отверстия может составлять суммарный натяг при дорновании. Местоимение в Им.п. +  существительное/местоимение/числительное: Эти/многие/некоторые…., много/мало/несколько/сколько…., кто из…, кто-то из…, кто-нибудь из…, никто из… Эти погрешности могут быть систематическими или случайными.   В некоторых случаях важен не субъект, а информация о нём. Пишущий или говорящий хочет подать информацию более объективно («затемнить» субъект), тогда предпочтительна пассивная форма: В этих случаях субъект выражается не Им.п., а другими формами. Такой субъект мы называем логическим субъектом. Например: Школа строится рабочими – на первый план выдвигается объект, над которым производилось действие. В данном случае не важно, кто производил это действие, важен факт – Школа строится/ Школа построена.   Предикат при этом выражен обычно глаголом, кратким причастием или, реже, существительным, прилагательным.   Важно учитывать вид глагола - НСВ или СВ.

Активная конструкция