Цели и задачи работы
Оценить эффективность отделочной обработки цилиндрических поверхностей деталей машин из различных конструкционных материалов для получения низкой шероховатости (11-12 класса соответственно по ГОСТ 2789-73).
Теоретическая часть
МАО появился в 1938 году для обработки внутренних поверхностей труб большого диаметра ферромагнитным порошком.
МАО характеризуется по трем признакам:
1) По функциональным назаначениям:
· магнитное поле формируется из ферромагнитной массы режущий инструмент с управляемой жесткостью и создает необходимые силы резания;
· магнитное поле создает вместе с инструментом необходимое рабочее движение резания Dr и Ds;
· за счет совместного действия сил резания и фактора времени качественные характеристики обрабатываемого материала изменяются.
2) По форме обрабатываемых поверхностей:
Обработке подвергаются практически все поверхности вращения: плоские, фасонные поверхности, лопатки (сложного профиля).
3) По типу используемого магнитного индуктора:
Как правило, используют источники с индукторами постоянного, переменного трехфазного тока, а также используют индукторы на постоянных магнитах.
Схема обработки коротких поверхностей малой длины магнитным порошком
Жесткость магнитоабразивного порошка можно регулировать, изменяя силу магнитного поля в зазорах. Магнитное поле при этом удерживает порошок в зазорах и прижимает его к обработанной поверхности.
Для обработки поверхностей большой длины существует 2 схемы (см. приложение). Для схемы b требуется магнитрон большой мощности.
Экспериментальная часть
На рисунке 3 представлен чертеж детали шпиндель: длина 800,сталь 20Х. Наивысшая точность посадочных поверхностей, полученных на предшествующей операции 7 квалитет по ЕСПД.
Необходимо изменить заданную шероховатость до Ra=0,04 мкм, а точность обработки при этом остается прежней.
Примечание: заданные параметры шероховатости и точность обычно получают любым ручным технологическим методом: доводкой, притиркой, полированием, суперфиниш и др. с большими затратами ручного времени (до 60 минут на одну деталь).
При этом в условиях серийного производства применение ручного труда на подобных операциях экономически нецелесообразно. Выход находится в применении безабразивного метода. Обработанная поверхность диаметром 60мм, квалитет точности А6.
Условия выполнения эксперимента
Схема, реализуемая МАО, выбирается либо с коротким индуктором, либо с длинным индуктором.
Схема обработки МАО реализуется на станке токарной группы при установке детали в центрах с приводом вращения от поводкового устройства.
Для получения шероховатости порядка Ra=0,04мкм рекомендуется применять абразивные порошки из электрокорунда.
Кроме указанных материалов можно использовать медный порошок из феррожелеза, МПГ6, МПГ8, а также любые другие микропорошки с металлическими связками.
Индукция в зазоре (B) должна составлять не менее чем 1,5 Вт/м2 (рисунок 1).
График 1 – Индукция в зазоре
Зависимость напряженности B на мм2 и шероховатости показана на рисунке 2.
График 2 – Зависимость напряженности и шероховатости
При МАО можно значительно повысить интенсивность обработки за счет СОТС средств и ПАВ (различного рода адсорбенты, которые, соединяясь с микроструктурами поверхностного слоя за счет эффекта П.А. Ребиндера, повышают интенсивность обработки возрастает на 25% и более).
Для определения машинного времени обработки в каждом конкретном случае надо проводить эксперимент.
Расчетная часть
Произведем расчет штучного времени и сменной производительности при МАО.
В качестве исходных данных используем:
1. принятая технологическая схема обработки;
2. принятая среда обработки (порошок), режимы обработки.
По литературе известно, что при обработке стальных закаленных деталей для достижения заданной шероховатости составляет производительность при МАО:
QT = 0,1 м2/час
tосн = F/Q
где F – площадь обрабатываемой поверхности, м2;
QT – теоретическая производительность МАО, м2/час;
F=π*D*L
где D = 60 мм = 0,06 м, L =144 мм = 0,144 м;
F = 3,14*0,06*0,144 = 0,0052 м2
tосн = 0,0052/0,1 = 0,052 ч
TШТ = t0 + tвсп + tобсл + tотд
tобсл + tвсп + tотд = 300%
Тшт = 3 + 9 = 12 мин
tотд при МАО без учета tотд, которое выделяется при МАО в особое время, ненормируемое по нормативным данным.
Qсм = nт.м.*Tсм/Tшт
0,7 ≤ nт.м. ≤ 0,8
где Qсм – сменная производительность;
nт.м. – коэффициент технического использования станка;
Tшт – сменная производительность станка;
Tсм – время смены (480 мин).
Qсм = 0,8*480/12=32 дет
Примечание:
в расчет части практической работы сделаны некоторые допущения:
1. взята произвольная длина обработанной поверхности (диаметр 60);
2. неизвестно, для какой схемы ведется расчет tосн;
3. в расчетной формуле для Tшт не учтены все её составляющие.
tосн = tвсп + tобсл + tотд
