Спосіб фінішної обробки поверхонь отворів деталей з високолегованих композитних матеріалів

Реферат: Спосіб фінішної обробки поверхонь отворів деталей з високолегованих композитних матеріалів включає розміщення робочого інструменту в циліндричному отворі з утворенням робочого зазору між поверхнями інструмента і отвору, створення у робочому зазорі магнітного поля, розміщення у робочому зазорі феромагнітного абразивного порошку та обертання робочого інструменту навколо своєї осі з одночасним додатковим переміщенням робочого інструменту за круговою траєкторією, зміщеною від поверхні отвору на відстань суми величин робочого зазору та радіусу робочого інструменту з утворенням робочого зазору у межах 0,05-0,20 мм і застосуванням розміру зерен феромагнітного абразивного порошку 5-50 мкм з обертанням робочого інструменту навколо своєї осі зі швидкістю 10-15 м/с, переміщенням його вздовж кругової траєкторії зі швидкістю 1-5 м/хв., та одночасними поздовжньо-зворотніми рухами вздовж осі циліндричного отвору деталі зі швидкістю 200-350 мм/хв., та разом з поздовжньозворотніми рухами робочий інструмент отримує додаткові високочастотні ультразвукові коливання у діапазоні 16-40 кГц. У робочий зазор безперервно крапельним методом подають мастильно-охолоджуючу речовину у вигляді рідкого азоту. Швидкість подачі крапель повинна бути у межах 5-10 крапель за хвилину. UA 70069 U (12) UA 70069 U UA 70069 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології машинобудування, зокрема до способів прецизійних фінішних методів обробки поверхонь отворів деталей з феромагнітних матеріалів, у тому числі до високолегованих та важкооброблюваних композитів, наприклад високошвидкісних підшипників ковзання, що працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (швидкість ковзання 40-80 м/с, температура - до 500 °C, тиск - 1,5-5,0 МПа). Найбільш близьким до корисної моделі по технологічній суті і ефекту, що досягається, є спосіб магнітно-абразивної обробки поверхонь деталей шляхом дії феромагнітного абразивного порошку, що утримується у зоні оброблення магнітним полем робочого інструменту, що оброблює, у вигляді магніту, який обертається з наданням інструменту поздовжньо-зворотних рухів вздовж осі отвору деталі, та додатковими високочастотними коливаннями інструменту в ультразвуковому діапазоні 16-40 кГц [1]. Недоліками відомого способу є занадто принципова неможливість суттєвого зменшення глибини наклепу та залишкових напружень в робочій зоні оброблення, тобто виникає досить великий (1,0-1,5 мкм) шар поверхні оброблення зі зміненими фізичними властивостями, які значно нижчі за відповідні показники властивостей матеріалів після термічної обробки деталей перед механічним обробленням. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості поверхонь оброблення шляхом застосування при обробці спеціальних мастильно-охолоджуючих речовин, зокрема, рідкого азоту, і за рахунок цього зменшення параметрів наклепу та залишкових напружень в робочій зоні обробки. Поставлена задача вирішується тим, що у способі фінішної обробки поверхонь отворів деталей з високолегованих композитних матеріалів, який включає розміщення робочого інструменту в циліндричному отворі з утворенням робочого зазору між поверхнями інструмента і отвору, створення у робочому зазорі магнітного поля, розміщення у робочому зазорі феромагнітного абразивного порошку та обертання робочого інструменту навколо своєї осі з одночасним додатковим переміщенням робочого інструменту за круговою траєкторією, зміщеною від поверхні отвору на відстань суми величин робочого зазору та радіусу робочого інструменту з утворенням робочого зазору у межах 0,05-0,20 мм, і застосуванням зерен феромагнітного абразивного порошку розмірами 5-50 мкм, з обертанням робочого інструменту навколо своєї осі зі швидкістю 10-15 м/с, переміщенням його вздовж кругової траєкторії зі швидкістю 1-5 м/хв. та одночасними додатковими поздовжньо-зворотними рухами вздовж осі циліндричного отвору деталі зі швидкістю 200-350 мм/хв., та разом з поздовжньо-зворотними рухами робочий інструмент отримує додаткові високочастотні ультразвукові коливання в діапазоні 16-40 кГц, новим є те, що у робочий зазор безперервно крапельним методом подають мастильно-охолоджуючу речовину у вигляді рідкого азоту. Спосіб здійснюється наступним чином. Робочий інструмент розміщують в циліндричному отворі, причому вісь робочого інструменту зміщена на відстані від поверхні отвору, що складає суму величин робочого зазору та радіусу робочого інструменту, а розмір робочого зазору складає 0,05-0,20 мм, У робочому зазорі створюють магнітне поле та розміщують в ньому феромагнітний абразивний порошок, розмір зерен якого складає 5-50 мкм. Робочому інструменту надають також обертання навколо своєї осі зі швидкістю 10-15 м/с, переміщують його вздовж поверхні отвору за круговою траєкторією руху зі швидкістю 1-5 м/хв. та додатково переміщують його поздовжньо-зворотними рухами вздовж осі циліндричного отвору деталі зі швидкістю 200-350 мм/хв. Разом з поздовжньозворотними рухами робочому інструменту надають додаткові високочастотні ультразвукові коливання V в діапазоні 16-40 кГц. При цьому у робочий зазор безперервно крапельним методом подається мастильно-охолоджуюча речовина у вигляді рідкого азоту. Внаслідок встановлення співвідношення робочого зазору та розміру магнітно-абразивного порошку, а також співвідношення траєкторії руху магнітно-абразивного порошку та його швидкості вздовж поверхні деталей з високолегованих композитів за способом, що заявляється, зменшується величина наклепу поверхні та залишкових напружень в робочій зоні обробки, а якість поверхні оброблення підвищується. Це також є результатом інтенсивного охолодження зони знімання стружки з деталей внаслідок дії на зерно і поверхню оброблення низьких температур рідкого азоту та полегшення умов різання фероабразивним зерном за рахунок зменшення складових сил різання. Це, у свою чергу, сприяє суттєвому зменшенню параметрів наклепу в результаті зниження дії фактору силового поля у зоні механічної обробки при зніманні стружки. Спосіб може бути здійснено за допомогою пристрою, схему якого показано на кресленні. Деталь 1, внутрішній отвір Dд якої обробляється, відповідним чином жорстко закріплюється, наприклад, у технологічному пристрої на столі верстату для оброблення. 1 UA 70069 U 5 10 15 20 25 Робочий інструмент 2 з зовнішнім діаметром Dм виконано з магнітного матеріалу або є Індуктором, завдяки чому навкруги інструменту утворюється магнітне поле із заданими параметрами щодо магнітної індукції та напруженості магнітного поля, (величина яких взаємопов'язана із типом матеріалу робочого інструменту та магнітно-абразивного порошку). Робочий інструмент 2 розташовують у пристрої та додатково переміщують за круговою траєкторією, причому траєкторія вісі робочого інструменту зміщена на відстані від поверхні отвору, що складає суму величин робочого зазору та радіусу робочого інструменту e, таким чином, щоб робочий зазор δ між поверхнями робочого інструмента та отвору складав 0,05-0,20 мм. В утвореному робочому зазорі δ магнітним полем фіксуються феромагнітні абразивні зерна 3 розміром 5-50 мкм. У залежності від матеріалу, що оброблюється, робочому інструменту надають обертання навколо своєї осі зі швидкістю Vм від 10 до 15 м/с і переміщують його вздовж поверхні отвору за круговою траєкторією 4 руху зі швидкістю V i 1-5 м/хв., а інструмент 2 додатково переміщують поздовжньо-зворотними рухами вздовж осі циліндричного отвору деталі зі швидкістю Vпозд 200-350 мм/хв. При цьому разом з поздовжньо-зворотними рухами робочому інструменту надають високочастотні ультразвукові коливання V в діапазоні 16-40 кГц. Одночасно у робочий зазор із дюару 5 краплями 6 безперервно подається рідкий азот зі швидкістю подачі крапель у межах 5-10 крапель за хвилину. Запропоновані режими оброблення забезпечують підвищення параметрів якості поверхонь на 30-40 % в порівнянні зі способом, здійсненим за найближчим аналогом. При використанні технологічних режимів, що виходять за межі запропонованих діапазонів, технологічні параметри якості поверхонь знижуються (табл. 1, 2). Висока якість фінішної обробки поверхні забезпечується як для литих, так і для високолегованих композитних матеріалів. При фінішній абразивній обробці отворів деталей за технологічними режимами, що виходять за межі запропонованих діапазонів, технологічні параметри якості поверхонь знижуються. Таблиця 1 Параметри якості поверхні оброблення отвору підшипника ковзання з композиту на основі нікелю Обробка згідно з запропонованим способом Параметри обробки Vм, m/c Vi, м/хв Vпозд, мм/хв 7-9 10-15 17-20 0,4-0,7 1-5 6-8 150-180 200-350 370-400 е, мм Dм/2+(0,05÷0,20) v, кГц Параметри обробки Параметр СпотворенГлибина шорстня II роду наклепу кості Ra, Δа/а∙ h, мкм 4 мкм 100,05 0,03 0,04 0,06 0,03 0,04 0,05 0,03 0,04 0,80 0,60 0,90 0,80 0,65 0,70 1,00 0,55 0,60 0,03 0,65 0,77 0,65 0,70 0,72 0,59 0,80 0,74 0,61 0,71 0,73 16-40 2 Обробка отвору згідно з найближчим аналогом ПараСпотвометр Глибина рення II шорстнаклепу роду кості h, мкм Δа/а∙ Ra, 4 10мкм Vм=8-12 м/с Vi=0,8-3 м/хв. Vпозд, =160-280 мм/хв e=Dм/2+(0,05÷0,20), мм 0,070,08 0,701,10 1,000,75 UA 70069 U Таблиця 2 Параметри якості поверхні оброблення отвору підшипника ковзання з композиту на основі заліза Обробка згідно Параметри Обробка отвору згідно запропонованого способу обробки найближчого аналогу Параметри Спотвор Спотво Параметр обробки Параметр Глибина ення II Глибина рення II шорсшорсткості наклепу h роду наклепу роду ткос ті Ra, Ra, мкм мкм Δа/а∙ h, мкм Δа/а∙ мкм 4 4 10107-9 0,061 1,50 1,40 Vм, Vм=8-12 10-15 0,05 1,30 1,20 м/с м/с 17-20 0,07 1,70 1,30 0,4-0,7 0,06 1,51 1,35 Vi, Vi=0,8-3 1-5 0,04 1,31 1,20 м/хв. м/хв. 6-8 0,05 1,63 1,65 0,05-0,091 1,50-1,70 1,30 150-180 0,071 1,81 1,42 Vпозд, Vпозд=160200-350 0,060 1,37 1,12 мм/хв 280 мм/хв 370-400 0,081 1,65 1,41 e, мм Dм/2+(0,05÷0,20) e=DM/2+ 0,052 1,41 1,11 (0,05÷0,20), v, кГц 16-40 мм 5 Спосіб фінішної обробки поверхонь отворів деталей з високолегованих композитних матеріалів може використовуватись при виготовленні деталей турбінних двигунів аерокосмічних систем, підшипників ковзання компресорних станцій магістральних газогонів, а також при виготовленні високошвидкісних підшипників ковзання відцентрового обладнання, зокрема, швидкісних пар тертя поліграфічних машин. Джерело інформації: Патент України № 60525, МПК G11B5/127 (2006.01), опубл. 25.06.2011, Бюл. № 12. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб фінішної обробки поверхонь отворів деталей з високолегованих композитних матеріалів, який включає розміщення робочого інструменту в циліндричному отворі з утворенням робочого зазору між поверхнями інструмента і отвору, створення у робочому зазорі магнітного поля, розміщення у робочому зазорі феромагнітного абразивного порошку та обертання робочого інструменту навколо своєї осі з одночасним додатковим переміщенням робочого інструменту за круговою траєкторією, зміщеною від поверхні отвору на відстань суми величин робочого зазору та радіусу робочого інструменту з утворенням робочого зазору у межах 0,05-0,20 мм і застосуванням розміру зерен феромагнітного абразивного порошку 5-50 мкм з обертанням робочого інструменту навколо своєї осі зі швидкістю 10-15 м/с, переміщенням його вздовж кругової траєкторії зі швидкістю 1-5 м/хв., та одночасними поздовжньо-зворотними рухами вздовж осі циліндричного отвору деталі зі швидкістю 200-350 мм/хв., та разом з поздовжньозворотними рухами робочий інструмент отримує додаткові високочастотні ультразвукові коливання у діапазоні 16-40 кГц, який відрізняється тим, що у робочий зазор безперервно крапельним методом подають мастильно-охолоджуючу речовину у вигляді рідкого азоту, при цьому швидкість подачі крапель повинна бути у межах 5-10 крапель за хвилину. 3 UA 70069 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4