Rostov-On-Don, Rostov-on-Don, Russian Federation
UDK 621.9 Обработка резанием (снятием стружки).Резка (разделительные операции без образования стружки).Дробление и измельчение.Обработка листового материала.Изготовление резьбы и т.д. Способы (технология), инструменты, машины и приспособления
Methods of surface plastic deformation are considered and a generalized model of a tech-nological system for finishing and strengthen-ing dynamic processing by surface plastic de-formation is proposed. Based on the analysis of the issue and the prospects for the devel-opment of the method of multi-contact vibra-tion shock treatment, an algorithm for the modernization of a multi-contact vibration shock tool is proposed. The scheme of the tool for strengthening hole processing is presented, the main directions of the tool evolution are indicated.
SURFACE PLASTIC DEFORMATION, MULTI-CONTACT VIBRATION IMPACT TOOL, MODERNIZATION, ALGORITHM, MICRORELIEF.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Эксплуатационные свойства деталей машин во многом определяются качеством их поверхности и поверхностного слоя. В настоящее время существует достаточно обширный перечень методов окончательной обработки деталей, формирующих требуемые значения показателей качества их поверхностного слоя. Особое место среди них занимают методы упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), отличающиеся большим разнообразием схем и формируемых при их использовании параметров качества поверхности и поверхностного слоя деталей. В связи с этим весьма актуальным является поиск решений задач, обеспечивающих расширение технологических возможностей этих методов, модернизации конструкции инструментов и устройств для их реализации. Целью исследования является выявление узких мест одного из таких методов, а именно, многоконтактной виброударной обработки и определение путей ее развития и оптимизации, в том числе на основе обобщённой модели технологической системы обработки динамическими методами поверхностного пластического деформирования.
Методы обработки поверхностным пластическим деформированием [1] делятся на две основные группы: статические (обкатывание, дорнование и др.) и динамические (чеканка, дробеструйная обработка, виброударная обработка [2], многоконтактная виброударная обработка и др.). Каждая из этих разновидностей обработки ППД имеет свои недостатки и достоинства, а также свою область применения. Расширение технологических возможностей таких методов возможно различными путями, в том числе, изменением конструкции инструмента с целью адаптации её к конкретным условиям обработки и к конструктивным особенностям деталей (включая параметры упрочнения и допуски на них), а также проектированием специальной технологической оснастки.
При динамических методах обработки ППД сила воздействия деформирующих тел на обрабатываемую поверхность деталей является величиной переменной, она изменяется в каждом цикле деформации от некоторого минимального (определяемого, в основном, наличием или отсутствием предварительного натяга) до некоторого максимального значения (определяемого, по большей части, видом обработки, характеристиками технологической системы и режимом обработки).
К динамической упрочняющей обработке ППД относится достаточно большое число методов, в том числе:
– виброударная обработка (ВиУО);
– вибрационная ударно-импульсная обработка (ВиУИО);
– центробежно-ротационная упрочняющая обработка (ЦРУО);
– многоконтактная виброударная обработка (МКВиУО);
– дробеструйная обработка (ДО);
– пневмодинамическая обработка (ПДО);
– гидродробеструйная обработка (ГДО);
– ротационная обработка (РО);
– чеканка и др.
Многоконтактная виброударная обработка [3, 4] относится к классу динамических методов ППД. Первоначально МКВиУО была предназначена для упрочняющей обработки наружных поверхностей деталей. Впоследствии этот метод был распространен и для решения других задач.
Структура многоконтактного виброударного инструмента (МКВиУИ) полностью соответствует схеме, представленной на рисунке 1 [8]. Одна из первых классических схем инструмента представлена в Авторском свидетельстве [9]. В качестве энергоносителя первоначально использовался воздух под давлением 0,49 МПа, в качестве источника ударных импульсов использовался молоток клепальный КМП (с энергией удара (Дж) и частотой ударных импульсов (Гц) в зависимости от модели молотка, Дж/Гц: 42/2,5, 5/37, 10/23). Также использовались электромолотки. Постепенно конструкция инструмента изменялась [10, 11, 12, 13 и др.].
На рисунке 1 представлена базовая схема МКВиУИ. Инструмент включает пучок круглых стержней, зафиксированных в нерабочем состоянии с помощью специального цангового зажима, волновод в виде среды стальных закаленных шлифованных шаров и боек, расположенные в корпусе. В качестве силового привода (преобразователя энергии) используются пневмо- или электромолотки клепальные. Среда стальных шаров, обладающая псевдотекучестью, позволяет обрабатывать фасонные поверхности детали и обеспечивает контакт каждого индентора с упрочняемой поверхностью.
1. Surface plastic deformation treatment. Terms and Definitions. GOST 18296-72. Moscow : State Committee of Standards, 1972.
2. A. P. Babichev, I. A. Babichev Fundamentals of vibration technology. - Rostov-on-Don, 1999.
3. Prokopets G. A. Influence of the conditions of multi-contact vibration shock treatment on the formation of the microrelief of the surface of the workpiece. Proceedings of the scientific and technical conference "Modern trends in the development of tool systems and metalworking complexes"/ Prokopets G. A., Melnikova E. P., Datsenko P. V., Burov A. G. Rostov-on-Don, publishing house of DSTU, 2022. pp. 141-145.
4. Aksenov V. N. Improvement of the process of finishing and strengthening treatment with a multi-contact vibrating impact tool taking into account shock-wave phenomena. Dissertation of Candidate of Technical Sciences, Rostov-on-Don, 2000. - 193 pages.
5. Surfaces with regular microshape. Classification, parameters and characteristics. GOST 24773-81.
6. Prokopets G. A. Formation of a partially regular microrelief by multi-contact vibration shock treatment / Prokopets G. A., Prokopets A. A. Journal Strengthening Technologies and coatings, 2022. Vol. 18, № 1 (205). Publishing House "Innovative Mechanical Engineering". pp. 14-17.
7. An energy approach to the design of effective technologies for strengthening PPD with free-moving indentors. / Lebedev V. A. [and others]. Moscow : Publishing House "Innovative Mechanical Engineering"Journal "Strengthening technologies and coatings". № 5 (101), 2013. pp. 6-12.
8. A. S. 1230808. USSR "Device for surface finishing and hardening of parts" / A. P. Babichev, I. A. Babichev, V. A. Samodurov, M. A. Sergeev ; announced 21.01.1985 ; published 15.05.1986.
9. A. S. 1539051 USSR. Device for surface finishing and hardening processing of parts / A. P. Babichev, I. A. Babichev, M. A. Sergeev, Yu. A. Semykin; announced 03.21.1988 ; published 30.01.1990.
10. Patent for the invention RUS 2025261. A device for finishing and strengthening the surfaces of parts / Babichev A. P., Babichev I. A., Prokopets G. A. ; announced 1992.04.14 ; published 1994.12.30.
11. Utility model patent RU 165507 U1. A device for combined hardening treatment of welded joints of large-diameter metal pipes / Butenko V. I., Babichev A. P., Gusakova L. V ; announced 11.11.2015 ; published 10.07.2016.
12. A. S. 1280394 USSR. A device for strengthening the internal surfaces of children / A. P. Babichev, N. M. Oskin, S. B. Krashenitsa, I. A. Babichev, M. A. Tamarkin, A. B. Korovaiko ; declared 24.07.1985 ; published 30.01.1987.
13. Patent : Ball-rod hardener upgraded (NOISE). A. P. Babichev, P. D. Motrenko, N. S. Koval, A. P. Chuchukalov ; announced 10.09.2012 ; published 20.04.2014.
14. Design of technological processes of processing with a ball-rod hardener, taking into account ensuring their reliability / Tamarkin M. A. [and others]. Journal of Hardening Technologies and Coatings, 2020. Vol. 16, № 2 (182). Publishing House "Innovative Mechanical Engineering". pp. 74-77.
15. Shevtsov S. N. Method of calculation of structural elements of a multi-contact vibration impact tool SHSU / Shevtsov S. N., Aksenov V. N. Kholodenko N. G. - DSTU, Questions of vibration technology. 2000. - pp. 39-46.
