RU1787753C - Способ обработки деталей - Google Patents

Description

обработки поршневых колец путем исключени  наклепа обработанной поверхности, щелевое сопло устанавливают горизонтально и совмещают нижнюю кромку отверсти  сопла с плоскостью, касательной к направ- л ющей обрабатываемой поверхности, а поверхность детали экранируют отражателем потока рабочего агента, который устанавливают на уровне верхней кромки отверсти  с6пла. :

Недостатками данного способа  вл ютс  низкое качество обработки и нестабильность качественных характеристик на обработанной поверхности, кроме того, невозможность качественной обработки тон- костённых и хрупких деталей сложного профил  и стабильной равномерной обра- бртки деталей больших размеров.

Указанные недостатки обусловлены тем, что дл  хрупких, тонкостенных и слож- нрпрофильных деталей часто неприемлемы как ударнодинамические силовые нагрузки, создаваемые подаваемой под большим давлением струей суспензии (так как при малом давлении последней не будет происходить эффективно процесс зачистки), так и неравномерность усилий микрореэани  по криволинейной обрабатываемой поверхности. Указанные недостатки способа-прототипа характерны дл  большинства струйных ме- тодов обработки. Надо также отметить, что хот  способ-прототип и предусматривает подачу потока рабочего агента параллельно образующей обрабатываемой поверхности, но реальные движени  абразивных частиц внутри потока во врем  обработки остаютс  хаотичными и разнонаправленными, особенно в зоне вблизи геометрической образующей , а анализ прототипа позвол ет сделать вывод о том, что микросъем металла с поверхности заготовки абразивные частицы осуществл ют не касательно образующей , а под некоторым, хот  и малым углом к ней. При этом интенсивность обработки неравномерна как в самом сечении подава- ёмой струи, так и при ее перемещении относительно обрабатываемой поверхности, что наиболее отрицательно сказываетс  тогда, когда требуетс  получить минимальную шероховатость и равномерную на поверхности больших размеров, Микроцарапаниё или микродеформации, осуществл емые твердыми телами, происходит в различных, хаотически избранных направлени х, а усили  дл  микрорезани  наход тс  в широком ди- зпазоне и сильно завис т от размеров частиц , их массы , давлени  подачи жидкости, что также снимет качество обработанной поверхности и не обеспечивает ее равномерного , стабильного и упор доченного

микрорельефа. Также к числу недостатков прототипа можно отнести то обсто тельство , что шероховатость обработанной по способу-прототипу поверхности в большей степени определ етс  зернистостью используемого абразива, чём временем обработки , и в прототипе возможно ухудшение качества поверхности неправильным подбором зернистости частиц.

Целью насто щего изобретени   вл етс  улучшение качества обработки.

На фиг.1 представлена принципиальна  схема осуществлени  способа; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Предлагаемый способ обработки осуществл етс  следующим образом.

Обрабатываемую поверхность детали 1 частично погружают в текущий в потоке с жидкостью слой плывущих частиц 2, плотность которых меньше плотности несущей жидкости 3. С помощью гидронасоса 4 частицам сообщают скорость Учэст, при этом дл  равномерной и полной зачистки обрабатываемую поверхность перемещают относительно потока частиц. Форму этого потока плывущих частиц можно задавать использу  экраны 5, установленные в ванне 6, хот  могут быть и другие приспособлени  дл  формировани  течений в ванне, особенно в тех случа х, когда обрабатываема  поверхность криволинейна как в диаметральном, так и в продольном или поперечном направлени х.

Сущность за вл емого способа заключаетс  в следующем. На наход щуюс  на поверхности жидкости плавающую частицу действуют сила т жести Р гпнасгд (фиг.1) и архимедова сила FA, котора  уравновешивает ее в случае поко  частицы или ее равномерного пр молинейного движени  со скоростью Участ. При движении потока на обрабатываемую поверхность приблизившиес  частицы заталкиваютс  под нее последующими , притаплива сь при этом. Притопленна  на некоторую глубину частица находитс  в неуравновешенном состо нии - архимедова сила F /ЭжидкЛ част0 g превышает силу т жести Р за счет меньшей плотности частицы, с возникновением силы выталкивани  РВыт - FA -Р. При действии силы Рвыт на частицу, обладающую массой гпц и скоростью V4acr расчетна  траектори  движени  последней должна составл ть окружность с некоторым радиусом г, согласно

известным законам физики ( выт

ГПц

а

). Однако, на практике, очевидно, что при сохранении посто нной скорости

частиц, при их всплытии выталкивающа  сила уменьшаетс , соответственно радиус кривизны траектории г - увеличиваетс  и реальна  траектори  представл ет некоторую спиралевидную кривую. Естественно, что дл  создани  условий притоплени  частиц , существенным  вл етс  необходимость частичного погружени  детали в жидкость. Но основной интерес при рассмотрении процессов микрорезани  представл ет само соотношение радиуса кривизны обрабатываемой поверхности R и радиуса кривизны траектории движущейс  частицы г в точке обработки. Очевидно, что дл  обеспечени  микроцарапани  не точечного , а на некотором отрезке пути, радиус г должен быть меньше радиуса R (фиг.1), дл  обеспечени  врезани  абразивной частицы в тело детали, а регулированием скорости частиц можно заведомо создать такие услови . Из ранее приведенных формул следует

Рвыт ГПчаст

Участ

, т.е

,2 Рвыт-г ( Рд - Р г

Участ - ----- - -1------- -

ГПчаст

ГПчаст

(рж Участ 9 Ааст VglcT 9 ) Г

. Участ

ИЛИ

Унаст

. ,г.,(--1).

Отсюда следует, что внедрение твердой частицы на траектории ее движени  в обрабатываемый материал будет происходить при

скорости Участ )r g, что подтвер Р4

ждает существенность данного признака. Здесь необходимо подчеркнуть, что в предлагаемом способе, в отличие от прототипа, обработка производитс  не за счет удара и абразии несомых струей твердых частиц, а за счет прот женного полирующего микроцарапани  протекающих под обрабатываемой поверхностью частиц.

Дл  обработки всей поверхности детали необходимо вращать или поворачивать ее относительно зоны обработки, но в отличие от прототипа, в направлении, противоположном достижению потока частиц. Данное условие носит рекомендательный характер и имеет вид: Удет Участ, счита  положительной скорость детали в случае совпадени  ее направлени  со скоростью потока частиц в зоне контакта.

Жидка  среда в предлагаемом способе, в отличие от прототипа, рассматриваетс  не только как носитель твердых частиц, но и как субстанци , способна  самосто тельно,

без внешних воздействий создавать направленное полезное силовое действие на отдельные присутствующие в ней тела, - такое действие, которое используетс  при 5 обработке. Данное действие обеспечиваетс  требованием в соотношении плотностей твердых частиц и жидкости.

- Улучшение качества обработки по предлагаемому способу объ сн етс  следующи10 ми факторами. Во-первых, значительно уменьшенные силовые нагрузки на обрабатываемую поверхность позвол ют качественно обработать хрупкие и тонкостенные детали, острые кромки. Во-вторых, диапа5 зон усилий микрорезани  гораздо уже и ста- бильнее, чем у прототипа, поскольку примерно равны архимедовы сильгвыталки- вани  на равноразмерные твердые тела, В- третьих, по этой же причине равномерна

0 интенсивность обработки по всей длине обрабатываемой поверхности (что особенно важно дл  поверхностей сложного профил ). В-четвертых, микрорезание происходит не в хаотических направлени х с различны5 ми усили ми, э в одном задаваемом направлении . В-п тых, усили  микрорезани  направлены на вершины микронеровностей и не царапают базовую поверхность.

Предлагаемый способ был реализован

0 следующим образом (фиг.2). Обработку ведут в ванне 6, заполненной водным раствором 3 хоз йственного мыла 2...5 г/л при температуре 22...25°С. Емкость ванны - 120.:.150 л. В ванне б поверхность которой

5 закрыта плавающими абразивными частицами 2, установлен гидронасос 4 дл  подачи жидкости 3 с регулируемой производительностью так, чтобы поток жидкости подавалс  параллельно ее поверхности, уровень

0 которой находитс  немногим выше сопла насоса 4. При этом объем жидкости в ванне б остаетс  посто нным, т.к. жидкость циркулирует без дополнительного притока. Предварительно провод т тарировку установки,

5 определ   скорости частиц в потоке соответствующие конкретным значени м производительности насоса. Зна  радиус обрабатываемой поверхности (дл  криволинейной поверхности выбирают минималь0 ный радиус), рассчитывают необходимую скорость потока частиц, которую затем устанавливают регулированием расхода насоса А. Обрабатываемую поверхность детали 1 погружают в жидкость, по поверхности ко5 торой плывут частицы 2, и вращают со скоростью меньшей скорости частиц (эффект усиливаетс  если направление скорости детали противоположно направлению движени  частиц). В качестве твердых тел использовали гранулы пенопласта, покрытые (шаржированием) зернами карбида кремни  зеленого. Размер гранул - 2...3 мм. Опытные данные приведены в табл 1.

Были проведены сравнительные испытани  предлагаемого способа и способа- прототипа, Способ-прототип осуществл ли известным образом, с использованием модернизированной установки гидроабразив- ной доводки на базе модели УТА (одна форсунка с давлением подачи до 4 кгс/см ). В качестве абразивных частиц использовали специальные гранулы пенопласта, покрытые зернами карбида кремни  зеленого. Размер частиц - 1...2 мм. Нижнюю кромку отверсти  сопла, имеющего размер 4 х 500 мм совмещали с плоскостью, касательной к направл ющей обрабатываемой поверхности и подавали струю параллельно образующей обрабатываемой цилиндрической поверхности, которую вращали со скоро- стью /дет относительно продольной оси в направлении подачи рабочего агента. Отражатель потока рабочего агента устанавливали на уровне верхней кромки отверсти  сопла между деталью и соплом так, как по- казано в чертежах описани  прототипа. В качестве абразивных частиц по способу- прототипу были использованы как т желые . (карбид кремни  зеленый), так и легкие (гранулы пенопласта, покрытые карбидом крем- ни  зеленого той же зернистости). Обработку по предлагаемому способу проводили проведением описанных выше опытов , но использовали гранулы размером 1...2 мм, - .,/;: , . :. ,

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и способа-прототипа приведены втдбл 2.; :

Анализиру  результаты сравнительных испытаний, авторы пришли к тому же выво- ду. что и Билик Ш.М. в своей книге (Абразив- но-жидкостна  обработка материалов. М.: Машгиз, 1960, с.25-39), а именно: при струй

ной абразивно-жидкостной обработке возможно ухудшение обработанной поверхности , увеличение ее шероховатости. Из приведенной таблицы видно, что в случае струйной обработки по прототипу без учета соотношени  плотностей абразива и жидкости , происходит ухудшение качества поверхности . Если учитываетс  соотношение плотностей, но не учитываетс  соотношение скоростей, то качество также ухудшаетс . Очевидно, дл  способа-прототипа определ ющими качества  вл ютс  внешние атрибуты, такие как зернистость и материал абразива, давление и угол подачи струи, в то врем  как в предлагаемом способе решающее значение имеет сам принцип обработки и врем  обработки, Использование предлагаемого способа позвол ет значительно (на 20.. .30%) снизить шероховатость обработанной поверхности по сравнению с прототипом.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и  

Способ обработки деталей, при котором на нее воздействуют твердыми частицами, которые разгон ют с помощью жидкости, о т л и чаю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества, деталь частично погружают в жидкость, а в качестве твердых частиц берут частицы, плотность которых меньше плотности жидкости, и сообщают им скорость, которую выбирают по формуле

м/с

V,

част

где Участ - скорость плывущих частиц, м/с; РЖ - плотность жидкости, кг/м ;

/Хг-средн   плотность твердых частиц, кг/м3;.; ./ ;

R - радиус кривизны обрабатываемой поверхности, м;

а - ускорение свободного падени ,

Т а б л и ц а 1

Продолжение табл.1

П р и м е ч а н и е. Обрабатываемый материал-Д16 ГОСТ 21488 - 76 . Детали - цилиндр d 200 мм, I 500 мм. . При скорости частиц 1,0 м/с давление струи составл ет 0,1 МПа.

. -.... Т а б л и ц а 2

П р им е ч а н и е. Используемые частицы: А - зерна карбида кремни  зеленого;

Б - гранулы пенопласта, покрытые зернами А, Обрабатываемый материал - Д16, детали - цилиндр d 200 мм,

.I - 500 мм.