Дорнование глубоких отверстий малого диаметра (стр. 5 )

С практической же точки зрения важно то, что через толкатель, выполненный из закаленной стали, легко может быть передано необходимое для дорнования глубокого отверстия усилие, а возникающие на контактах толкателя и отверстия заготовки силы нормального давления и трения невелики.

Тем не менее, для уменьшения этих сил и исключения возможности повреждения толкателем обработанной поверхности глубокого отверстия величину зазора между ними следует принимать не более 5% от диаметра отверстия, а на толкателе предусматривать скругления на торцах и малую шероховатость поверхностей (£ 0,32 мкм).

4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА С ТОЛСТОСТЕННОЙ ЗАГОТОВКОЙ ПРИ ДОРНОВАНИИ глубоких ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Как уже отмечалось, для обоснованного проектирования операции дорнования глубоких отверстий малого диаметра в толстостенных заготовках и соответствующей технологической оснастки необходимо располагать сведениями о закономерностях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой, которые в настоящее время являются весьма ограниченными. Ниже излагаются методики и результаты исследования основных параметров контактного взаимодействия: усилий дорнования, средних контактных давлений на рабочем конусе инструмента и усадки отверстий.

4.1. Общие условия экспериментов

Исследования проводили при дорновании отверстий диаметром 1,2 и 3 мм, выполненных соответственно в пластинах толщиной 5 мм и втулках с наружным диаметром 10 мм и высотой 12 мм. В качестве материалов заготовок были использованы стали 45, 20, 10880, дюралюминий Д16Т, медь М1 и сурьмянистый свинец CСу3. Отверстия в заготовках получали сверлением спиральными сверлами, а затем подвергали двухцикловому дорнованию. Такая обработка обеспечивала высокую точность отверстий и малую шероховатость поверхности ( = 0,1…0,25 мкм). Для снятия наклепа и остаточных напряжений все заготовки (кроме заготовок из сплава CСу3) далее подвергали вакуумному отжигу. Последний выполняли в печи СЭВ 3.3/11.5 при вакууме 0,0133 Па. Температура отжига стальных заготовок составляла 8800С, медных – 7000С, а заготовок из сплава Д16Т – 1800С. Выдержка при этих температурах составляла 1 час, затем заготовки вместе с печью охлаждали до комнатной температуры. Вместе с заготовками в печи отжигали образцы-свидетели, которые использовали для определения химического состава, твердости по Бринеллю и исследования механических свойств материала заготовки испытанием на сжатие. По результатам этих испытаний определяли условный предел текучести σ0,2 и коэффициент деформационного упрочнения n, который находили при аппроксимации зависимости степенной функцией . Данные о механических свойствах и химическом составе материалов заготовок приведены в табл. 4.1…4.4.

Таблица 4.1

Химический состав и механические свойства сталей

Таблица 4.2

Химический состав и механические свойства сплава Д16Т

Таблица 4.3

Химический состав и механические свойства меди М1

Таблица 4.4

Химический состав и механические свойства
сурьмянистого свинца ССу3

Дорнование отверстий выполняли однозубыми прошивками из твердого сплава ВК8 и стали ШХ15 (HRCЭ 62…64). Углы рабочего и обратного конусов зубьев прошивок составляли 6°, а ширина цилиндрической ленточки – 1 мм. Рабочие поверхности инструментов тщательно притирали чугунными и самшитовыми притирами с использованием алмазных паст уменьшающейся зернистости, обеспечивая минимальный радиус перехода рабочего конуса к цилиндрической ленточке и шероховатость поверхности, соответствующую параметру £ 0,04 мкм. Отклонение от круглости рабочего конуса и цилиндрической ленточки инструментов и радиальное биение этих поверхностей относительно друг друга не превышало 0,0015 мм. Исследования проводили как при одноцикловом, так и при многоцикловом дорновании (максимальное число циклов – 4). Суммарные натяги дорнования варьировали в пределах от 0,003 до 0,11 мм. В качестве смазочных материалов при дорновании отверстий использовали жидкость МР-7 (заготовки из сталей и сплава ССу3), смесь МР-7 с дисульфидом молибдена в соотношении объемов 1:1 (заготовки из сплава Д16Т) и масло АМГ-10 (заготовки из меди М1). Дорнование отверстий выполняли на испытательной машине ИР 5057-50 при скорости 50 мм/мин с использованием приспособления, показанного на рис. 3.1.

Измерения диаметров отверстий и погрешностей их формы после сверления проводили с помощью нутромера фирмы «Mitutoja» (Япония), оснащенного измерительной головкой с ценой деления 0,001 мм, а после отжига и дорнования – компаратором 200 с перфлектометром фирмы «Leitz» (Германия) с ценой деления 0,0002 мм.

Обработку экспериментальных данных проводили с помощью пакетов программ «Microsoft Excel 2000» и «Statistica 5.0». Эмпирические зависимости аппроксимировали линейными, степенными, логарифмическими и полиномиальными функциями.

4.2. Усилия дорнования

Измерение усилий дорнования производили с помощью динамометрического устройства испытательной машины ИР 5057-50. Кроме этого ряд экспериментов был выполнен с использованием однокомпонентного упругого динамометра с фольговыми тензорезисторами. Запись электрических сигналов, поступающих от динамометра, выполняли через усилитель ТА-5 шлейфовым осциллографом НО71.5М. Точность измерений усилий дорнования во всех случаях была не ниже ±1%.

Экспериментально установленные зависимости усилий дорнования отверстий от величины натяга приведены на рис. 4.1. Из него видно, что возникающие при дорновании глубоких отверстий малого диаметра в толстостенных заготовках усилия невелики. Процесс дорнования отверстий может быть осуществлен практически на любом прессе или даже вручную, например, на вертикально – сверлильном станке. Т. е., с позиции выбора мощности оборудования эти усилия особого интереса не представляют, однако их необходимо знать для оценки устойчивости толкателя прошивки, расчета толкателя и прошивки на прочность и некоторых других целей.

Результаты экспериментов (рис. 4.1) показали, что усилия дорнования стальными инструментами в целом несколько (примерно на 10%) меньше, чем твердосплавными. Это, очевидно, является следствием меньшего для стальных инструментов коэффициента трения [7]

На рис. 4.2 и рис. 4.3 результаты экспериментальных исследований усилий дорнования при использовании твердосплавных инструментов сопоставлены с результатами расчетов, которые выполнены по эмпирической зависимости, полученной в Институте сверхтвердых материалов НАН Украины [28]. Как следует из рис. 4.2 и 4.3, в области малых натягов (а ≤ 0,03 мм) наблюдается удовлетворительное соответствие между расчетными и экспериментальными значениями усилий дорнования. С увеличением натягов погрешность расчетов возрастает и при натяге а=0,09 мм она становится более 100% (см. рис. 4.2 и 4.3).

На основе обработки результатов однофакторных экспериментов получены следующие эмпирические зависимости для расчета усилий дорнования:

при использовании стальных инструментов

; (4.1)

при использовании твердосплавных инструментов

. (4.2)

В уравнениях (4.1) и (4.2): Р – усилие дорнования (Н); НВ – твердость по Бринеллю (МПа); d – диаметр отверстия (мм); а – натяг дорнования (мм).

На рис. 4.4 и 4.5 дано сопоставление результатов экспериментов и расчетов, выполненных по формулам (4.1) и (4.2). Как видно, наибольшая погрешность определения усилий дорнования по этим формулам для стальных заготовок не превышает 20%. Для заготовок из меди она возрастает до 30%.

4.3. Контактные давления

Контактные давления исследовали при дорновании отверстий в заготовках из сталей 20 и 45 инструментами из стали ШХ15. Средние контактные давления на рабочем конусе зуба инструмента определяли по формуле [28]

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8