Спосіб надтонкої абразивної обробки отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей

Реферат: Спосіб надтонкої абразивної обробки отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей, в якому оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зніманням стружки з поверхні отвору абразивним інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі, з жорстким контактуванням інструменту з поверхнею оброблення і переміщенням його вздовж осі деталі. Обробка поверхонь відбувається із застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. При цьому компоненти рідини безпосередньо перед застосуванням протягом 40-50 хв. змішують в ультразвукових ваннах під тиском 3-5 атм. і частотою коливань ультразвуку в межах 25-50 кГц, а швидкість подачі цієї суміші у зону обробки становить 2-5 л/хв. UA 85553 U (54) СПОСІБ НАДТОНКОЇ АБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ОТВОРІВ ДЕТАЛЕЙ ТЕРТЯ З ВИСОКОЛЕГОВАНИХ КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ВІДХОДІВ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ СТАЛЕЙ UA 85553 U UA 85553 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема до способів високоточних оздоблювальних методів обробки поверхонь отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей, що належать до класу важкооброблюваних сплавів зі спеціальними властивостями, наприклад, деталей аерокосмічної техніки, газотурбінних систем, компресорних станцій магістральних трансєвропейських газогонів та деталей тертя (підшипники ковзання, вкладні, сегменти) високошвидкісних поліграфічних машин офсетного друку, що працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 700 °C, тиск 5,0-8,0 МПа або швидкості обертання до 500 об/хв., тиск 2,0-4,0 МПа). Високоточне фінішно-оздоблювальне оброблення вказаних важкооброблюваних композитних сплавів відомими технологічними методами не забезпечує виконання необхідних технічних вимог до якості поверхонь таких деталей, які піддаються при роботі інтенсивним експлуатаційним навантаженням, що впливає на техніко - економічні показники спеціальної техніки, зокрема, на параметри надійності (зносостійкість, довговічність, ремонтоздатність). Ці показники залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей вказаної техніки (шорсткість, величина та глибина наклепу, величина та знак залишкових напружень поверхневої зони). Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті та ефекту, що досягається, є надтонке внутрішнє шліфування отворів деталей на верстатах прецизійної точності за допомогою спеціальних абразивних інструментів із застосуванням як мастильно-охолоджуючих засобів 3 % водного розчину емульсії, індустріальних мастил, гасу та охолоджуючих рідин "Укрнітол" та "Волжаночка" [1]. Недоліками відомого способу [1] є технічна неможливість забезпечення мінімізації параметрів наклепу та шорсткості поверхні в оброблюваній зоні та відсутність засобів керування процесом надтонкої абразивної обробки для підвищення параметрів якості поверхонь тертя. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості поверхонь обробки отворів деталей тертя з високолегованих важкооброблюваних композитних матеріалів шляхом зрізання тонких стружок абразивними зернами інструменту за рахунок суттєвого зниження складових сил різання у зоні обробки завдяки зменшенню тертя зерен інструменту по поверхні оброблення. При цьому застосовується спеціальний склад мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі надтонкої абразивної обробки отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого на гліфталевій зв'язці, в якому оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зрізанням стружки з поверхні отвору абразивним інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі і застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини зі складом, об. %: олеїнова кислота - 510; мурашкова кислота - 35; гліцерин - 1015; дисульфід молібдену - 35; 10 % водний розчин аміаку - 23; індустріальне мастило "И-20" - 1015; дистильована вода - решта, який відрізняється тим, що вказана рідина змішується протягом 4050 хв. у герметичних ультразвукових ваннах за тиску 3-5 атм. і частоти коливань ультразвуку в межах 25-50 кГц, та безперервно протягом технологічного процесу оброблення поверхонь у стані постійного перемішування подається у зону обробки зі швидкістю 2-5 л/хв. Спосібздійснюється наступним чином. Деталь циліндричної форми з оброблюваним отвором затискається у пристрої верстата. Абразивний інструмент у вигляді абразивного круга з карбіду кремнію зеленого на гліфталевій зв'язці розміщується у отворі деталі так, щоб вісь обертання круга була паралельна осі обертання деталі. Одночасно абразивні зерна входять у робочий контакт з поверхнею оброблення і інструменту надається переміщення вздовж осі деталі, при цьому в зону зрізання стружки подається мастильно-охолоджуюча рідина наступного складу, об. %: олеїнова кислота 510; мурашкова кислота - 35; гліцерин - 1015; дисульфід молібдену - 35; 10 % водний розчин аміаку - 23; індустріальне мастило "И-20" - 1015; дистильована вода - решта. Компоненти рідини безпосередньо перед застосуванням протягом 40-50 хв. змішують в ультразвукових ваннах за тиску 3-5 атм. і частоти коливань ультразвуку в межах 25-50 кГц, а після цього у стані постійного перемішування рідина подається у зону обробки зі швидкістю 2-5 л/хв. протягом всього технологічного процесу оброблення поверхонь отворів деталей тертя. Спосіб реалізується за схемою, наведеною на кресленні. Деталь 1 з отвором затискається у пристрої 3 верстата прецизійної точності і обертається зі швидкістю Vд. Абразивний круг 2 з відповідною оправкою розташовується в отворі деталі і обертається зі швидкістю Vi. 1 UA 85553 U 5 10 15 20 Абразивний круг 2 за розрахунок відповідної кінематики верстата здійснює переміщення вздовж осі оброблення зі швидкістю Vn. Круг 2 має жорсткий контакт з деталлю 1, внаслідок чого зрізується припуск на обробку t. В процесі зрізання стружок з поверхні оброблення у ріжучу зону за допомогою трубопроводу 4 подається мастильно-охолоджуюча рідина 5 наступного складу, об. %: олеїнова кислота - 510; індустріальне мастило "И-20" - 12-15; гас - 65-70. Особливостями даного способу обробки деталей є не тільки попереднє ретельне змішування мастильно-охолоджуючої рідини протягом 40-50 хв. в ультразвукових ваннах за тиску 3-5 атм. і частоти коливань ультразвуку в межах 2550 кГц, але й інтенсивна подача рідини у стані постійного перемішування у зону обробки зі швидкістю 2-5 л/хв. протягом всього технологічного процесу оброблення поверхонь отворів деталей тертя. Завдяки цьому досягається ефект зменшення тертя абразивних зерен з оброблюваною поверхнею, що обумовлює суттєве зниження складових сил різання, які виникають при стружкоутворенні. Ці фактори, у свою чергу, впливають на фактичну глибину різання та переріз стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема, суттєво (на 2030 %) зменшуються параметри шорсткості, спотворення поверхневих шарів (напруження II-го a роду, a ) як основної характеристики наклепу, при цьому одночасно відбувається зменшення (на 30-35 %) глибини проникнення наклепу у поверхневий шар деталі. Це безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів. При використанні традиційних технологій оброблення отворів деталей параметри якості поверхонь оброблення знижуються (табл. 1, 2). Таблиця 1 Вплив складу мастильно-охолоджуючої рідини на параметри якості поверхні при обробці отворів деталей з композитного матеріалу на основі відходів інструментальної сталі 86 × 6НФТ + 5 % CaF2 при застосуванні абразивного круга з карбіду кремнію зеленого зернистістю 28 мкм на гліфталевій зв'язці Обробка згідно із найближчим аналогом [1] Обробка згідно із запропонованим способом Спотворення IIСпотворення II Параметр Параметр го роду Глибина Глибина a шорсткості Ra, шорсткості Ra, наклепу h, мкм наклепу h, мкм  104 a 4 мкм мкм  10 го роду a a 0,700 8-10 17-20 0,570 6-7 15-16 Таблиця 2 Вплив швидкості подачі мастильно-охолоджуючої рідини у зону різання на якість поверхні при абразивній обробці отворів деталей з композитного матеріалу на основі відходів інструментальної сталі 86 × 6НФТ + 5 % CaF2 Параметри якості поверхні Спотворення II-го роду Швидкість подачі МОР Параметр шорсткості у зону оброблення л/хв. Глибина наклепу h, мкм a Ra, мкм  104 a 0,5-1 0,570 6-7 14-15 2-5 0,570 6-7 15-16 5-8 0,600 8-9 16-17 9-12 0,650 10-11 17-18 25 30 Спосіб надтонкої абразивної обробки отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей може використовуватись при обробці спеціальних деталей для аерокосмічних систем, деталей тертя газотурбінних і компресорних станцій магістральних газогонів, ракетних двигунів та швидкісних підшипників ковзання поліграфічних машин офсетного друку. Джерела інформації: 2 UA 85553 U 1. Гавриш А.П., Мельничук ПП. Фінішна алмазно-абразивна обробка магнітних матеріалів. Житомир: ЖДТУ, 2004.-552 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Спосіб надтонкої абразивної обробки отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі відходів інструментальних сталей, в якому оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зніманням стружки з поверхні отвору абразивним інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі, з жорстким контактуванням інструменту з поверхнею оброблення і переміщенням його вздовж осі деталі, який відрізняється тим, що обробка поверхонь відбувається із застосуванням мастильноохолоджуючої рідини наступного складу, об. %: олеїнова кислота - 510; мурашкова кислота 35; гліцерин - 1015; дисульфід молібдену - 35; 10 % водний розчин аміаку - 23; індустріальне мастило "И-20" - 1015; дистильована вода - решта, при цьому компоненти рідини безпосередньо перед застосуванням протягом 40-50 хв. змішують в ультразвукових ваннах під тиском 3-5 атм. і частотою коливань ультразвуку в межах 25-50 кГц, а швидкість подачі цієї суміші у зону обробки становить 2-5 л/хв. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3