Дорнование глубоких отверстий малого диаметра (стр. 7 )

Таблица 5.2

Взаимосвязи между средними диаметрами отверстий
(d = 1,2 мм, L = 5 мм) после различных операций

Таким образом, точность среднего диаметра отверстий в заготовках из стали 10880 после одноциклового и двухциклового дорнования почти не зависит от его точности после сверления и определяется в основном совокупностью неучтенных технологических факторов, к числу которых следует отнести нестабильность механических свойств (твердости) заготовок и параметров шероховатости поверхности отверстий после сверления. Очевидно, что существенно повысить точность отверстий в заготовках из этой стали на выходе операции дорнования путем ее увеличения на входе этой операции невозможно.

При дорновании отверстий в заготовках из стали 45 происходит копирование погрешностей среднего диаметра, возникших при сверлении. При этом вклад вышеназванных неучтенных технологических факторов в общую погрешность среднего диаметра отверстий после дорнования также оказывается значительным. Зависимость между дисперсиями средних диаметров отверстий после сверления и двухциклового дорнования для заготовок из этой стали имеет вид

. (5.2)

Используя эту зависимость, проанализируем возможности повышения точности отверстий после операции двухциклового дорнования (см. табл. 5.1) за счет уменьшения их погрешностей на входе этой операции. Предположим, что за счет технологических мероприятий сокращенно с 0,00615 мм до 0,003 мм, т. е. примерно в 2 раза. Тогда среднее квадратическое отклонение среднего диаметра отверстий после двухциклового дорнования снизится с 0,00090 до 0,00073 мм, т. е. примерно в 1,2 раза.

Как видно из табл. 5.1, дорнование, обеспечивая высокую точность отверстий (d=1,2 мм), позволяет также на порядок снизить высоту микронеровностей (параметр шероховатости ). При этом формируется шероховатость с большой относительной опорной длиной профиля (рис. 5.5), обладающая высокой несущей способностью [45]. Так, если после сверления отверстий в заготовках из стали 45 относительная опорная длина профиля t15 составляла около 5%, то после двухциклового дорнования с суммарным натягом 0,04 мм она возросла до 40%.

Результаты исследования точности и шероховатости поверхности отверстий диаметром 2 мм глубиной 100 мм в заготовках из сталей 20Х и 40Х после сверления и последующего дорнования приведены в табл. 5.3 и на рис. 5.6. Как следует из табл. 5.3, дорнование позволяет обеспечить высокую точность диаметра этих отверстий – она повышается с11...12 до 7 квалитета, а также резко снизить параметры шероховатости их поверхности и Rmax. При этом какие-либо следы контакта толкателя прошивки с обработанной дорнованием поверхностью отверстий отсутствуют.

Таблица 5.3

Значение параметров точности и шероховатости поверхности
отверстий (d = 2 мм, L = 100 мм) после различных операций

* диаметр первой, второй, третьей и четвертой прошивок – соответственно 2,116; 2,136; 2,166 и 2,18 мм.

Вместе с тем необходимо отметить, что формирующиеся при сверлении спиральным сверлом грубая и нерегулярная шероховатость поверхности, большие отклонения от круглости отверстий обуславливают относительно высокие значения высотных параметров шероховатости поверхности отверстий и их отклонений от круглости после дорнования. Так, после сверления отклонения от круглости отверстий в заготовках из стали 40Х достигают 40 мкм, а после дорнования – 7 мкм и составляют бóльшую часть погрешности диаметра отверстия. Поэтому для обеспечения при дорновании более высокой точности и меньшей шероховатости поверхности отверстий представляется целесообразным их сверление выполнять твердосплавными сверлами одностороннего резания с внутренним подводом СОЖ.

Увод осей отверстий (d = 2 мм, L = 100 мм), который после сверления составлял 0,05…0,2 мм, при дорновании вследствие самоустанавливаемости прошивок не изменяется. Неизменными при дорновании остаются и отклонения осей отверстий от прямолинейности.

Аналогичные результаты по точности и шероховатости поверхности получены при обработке отверстий диаметром 2 мм и глубиной 200 мм.

5.2 Упрочнение поверхностного слоя отверстий

Исследования деформационного упрочнения поверхностного слоя также проводили при обработке отверстий диаметром 1,2 мм (L=5 мм) в заготовках из сталей 10880 и 45 и отверстий диаметром 2 мм (L=100 мм) в заготовках из стали 20Х. Для того, чтобы оценить упрочнение поверхностного слоя при дорновании отверстий в «чистом» виде, часть заготовок из сталей 10880 и 45 после сверления отверстий подвергали вакуумному отжигу при температуре 800°С с выдержкой 1 час, который полностью устранял упрочнение поверхностного слоя, созданное при сверлении.

Упрочнение определяли путем измерения микротвердости на приборе ПМТ-3 при нагрузках на пирамиду 0,98 и 1,96 Н. Измерения проводили на косых шлифах. Из заготовок на электроэрозионном станке вырезали образец (см. рис. 5.7) таким образом, чтобы плоскость косого шлифа А была приблизительно параллельна оси отверстия. Шлиф полировался алмазными пастами. Хорда b принималась равной (0,05…0,1)r, где r – радиус отверстия. Фактическое расстояние h от поверхности отверстия до точки измерения микротвердости С определяли из соотношения (вытекающего из рассмотрения ∆ОDЕ и ∆ОСЕ)

, (5.3)

где х – расстояние от этой же точки до края (точка D) косого шлифа. Величины b и х измеряли на ПМТ-3.

На рис. 5.8 и 5.9 показано распределение микротвердости по толщине поверхностного слоя обработанных дорнованием отверстий в отожженных после сверления заготовках. Как и следовало ожидать, более интенсивно поверхностный слой упрочняется в заготовках из стали 10880, имеющей ферритную структуру и высокий коэффициент деформационного упрочнения. Уже при одноцикловом дорновании с натягом а = 0,01 мм (рис. 5.8, а) максимальная микротвердость поверхностного слоя отверстий в заготовках из этой стали достигает 1880 МПа, превышая исходную (1170 МПа) примерно в 1,6 раза. При этом толщина упрочненного слоя составляет около 0,4 мм. Увеличение натяга при одноцикловом дорновании до а = 0,06 мм вызывает рост толщины упрочненного слоя до 0,9 мм (рис. 5.8, б). При этом максимальная микротвердость поверхностного слоя возрастает лишь до 1950 МПа. При трехцикловом дорновании отверстий с суммарным натягом ∑а = 0,06 мм (а1 = а2 = а3 = 0,02 мм, где а1, а2, а3 – соответственно натяги на первом, втором и третьем цикле дорнования) максимальная микротвердость поверхностного слоя повышается до 2160 МПа, а толщина упрочненного слоя, наоборот, снижается до 0,7 мм (рис. 5.8, в).

Примерно такая же картина имеет место при дорновании отверстий в отожженных после их сверления заготовках из стали 45 (рис. 5.9). Однако упрочнение поверхностного слоя отверстий в заготовках из этой стали, имеющей ферритно-перлитную структуру, значительно меньше, чем в заготовках из стали 10880. Так, например, при одноцикловом дорновании с натягом а = 0,02 мм (рис. 5.9, а) максимальная микротвердость поверхностного слоя составляет 2750 МПа, превышая исходную (1950 МПа) только 1,4 раза.

Теперь рассмотрим результаты исследования упрочнения поверхностного слоя при дорновании отверстий непосредственно после их сверления, т. е. с учетом его технологической наследственности.

На рис. 5.10,а и 5.11,а представлено распределение микротвердости по толщине поверхностного слоя отверстий после сверления. Видно, что при сверлении отверстий поверхностный слой толщиной около 0,10…0,12 мм подвергается весьма значительным пластическим деформациям. Максимальная микротвердость поверхностного слоя просверленных отверстий в заготовках из стали 10880 превышает исходную в 1,85 раза, а в заготовках из стали 45 – в 1,4 раза, т. е. максимальная микротвердость поверхностного слоя уже после сверления отверстий становится близкой к предельно возможной. Вследствие этого при последующем дорновании (рис. 5.10 и 5.11) значительно (в несколько раз)

возрастает толщина упрочненного слоя, а его максимальная микротвердость повышается сравнительно слабо. Так, при одноцикловом дорновании с натягом а = 0,01 мм отверстий в заготовках из стали 10880 (рис. 5.10, б) толщина упрочненного слоя составляет около 0,4 мм, что примерно в 3 раза больше, чем при сверлении. При этом максимальная микротвердость поверхностного слоя повышается с 2150 МПа (после сверления) до 2300 МПа. Повышение натяга при одноцикловом дорновании отверстий в заготовках из этой стали до а = 0,06 мм (рис.5.10 в) приводит лишь к увеличению толщины упрочненного слоя до 0,8 мм; максимальная микротвердость поверхностного слоя остается практически такой же, как при одноцикловом дорновании с а = 0,01 мм, т. е. примерно равной 2300 МПа. При двухцикловом дорновании отверстий в заготовках из стали 10880 с суммарным натягом ∑а=0,06 мм (а1 = 0,04 мм, а2 = 0,02 мм) максимальная микротвердость поверхностного слоя несколько увеличивается по сравнению с одноцикловой обработкой с таким же натягом и достигает 2450 МПа (рис. 5.10, г). При этом толщина упрочненного слоя, как и в случае дорнования отверстий в отожженных после их сверления заготовках, наоборот, снижается до 0,5 мм.

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