Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ ТОЧНОСТЬ НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Лаврентьев А.М. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета
Данная работа посвящена анализу влияния обработки поверхностным пластическим деформированием на геометрическую точность наружных цилиндрических поверхностей однороликовым обкатником постоянного усилия. В ходе исследования изучено влияние обработки наружных цилиндрических поверхностей одноэлементным обкатником постоянного усилия на геометрическую точность детали. Построены кривые нормального распределения. Показано, что обработка наружных цилиндрических поверхностей, одноэлементным обкатником постоянного усилия не повышает квалитета точности.
обработка наружных цилиндрически поверхностей
поверхностное пластическое деформировние
Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – Москва, 1976. – 278 с.
Коновалов Е.Г., Сидоренко В.А. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей. – Минск: Вышейш. школа, 1968. – 364 с.
Лаврентьев А.М., Никифоров Н.И. Особенности обработки длинномерных нежестких валов. Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы V Всероссийской научно-практической конференции г. Камышин 4–6 декабря 2008: Т. 2.
Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник. 3-е изд., стер.— СПб.: Издательство «Лань», 2010. – 512  с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература).
Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.

Одним из основных факторов, определяющим высокую долговечность высокую долговечность и надежность деталей машин является точность механической обработки. Под точностью изготовления детали понимается степень соответствия реального профиля ее поверхности, заданным конструктором в рабочем чертеже детали.

Однако изготовить деталь абсолютно точной формы невозможно, так как при механической обработке возникают погрешности, вызванные упругими деформациями системы СПИД под действием сил резания, тепловыми деформациями, погрешностью установки и закрепления детали и инструмента на станке, а также погрешностями изготовления и износом станка, детали, инструмента.

Для достижения высокой точности детали подвергают черновой и чистовой обработке. Выбор того или иного метода обработки зависит от размеров заготовки, механических свойств материала, требований по производительности, точности и качеству поверхностного слоя. При черновых операциях преимущественно используют токарную и обдирочную шлифовальную обработку, а при чистовых операциях – абразивную обработку и обработку методами ППД (поверхностного пластического деформирования) [3].

В настоящее время в качестве чистовой обработки цилиндрических поверхностей все большее распространение находят методы поверхностного пластического деформирования (ППД), позволяющие обеспечить высокое качество поверхностного слоя и низкую шероховатость в пределах Ra = 0,16…0,32 мкм.

Поверхностное пластическое деформирование (ППД) – это метод обработки металлов давлением без снятия стружки. Сущность этого метода состоит в том, что под давлением деформирующего элемента (ролик, шар) более твердого, чем обрабатываемый материал, выступающие неровности обрабатываемой поверхности пластически деформируются – сминаются, при этом шероховатость поверхности уменьшается и образуется новый микрорельеф [7].

В настоящее время в литературе [7, 5, 2] широко рассмотрено влияние режимов обработки ППД на шероховатость обработанной поверхности, а вот влиянию на точность обработанных поверхностей внимание практически не уделено.

Таблица 1

Результаты измерения втулок после токарной обработки

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

1

33,03

10.

32,95

19.

33,08

28.

33,13

37.

33,09

2

33,07

11.

33

20.

33,08

29.

33,17

38.

33,18

3

33,1

12.

33,01

21.

32,98

30.

33,16

39.

33,16

4

33,13

13.

33

22.

33,03

31.

33,18

40.

33,14

5

33,13

14.

33,04

23.

33,07

32.

33,2

41.

33,16

6

33,12

15.

33,01

24.

33,1

33.

33

42.

33,18

7

33,14

16.

32,9

25.

33,12

34.

32,99

43.

33,2

8

33,11

17.

33,04

26.

33,08

35.

33,04

44.

33,2

9

33,14

18.

33,05

27.

33,2

36.

33,07

45.

32,99

Таблица 2

Распределение действительных размеров после токарной обработки

Интервал, мм

Середина интервала, мм

Частота mi

Частность, pi

Плотность распределения, Yi

32,89…32,94

32,915

1

0,022

0,444

32,94…32,99

32,965

4

0,088

1,777

32,99…33,04

33,015

10

0,222

4,444

33,04…33,09

33,065

8

0,177

3,555

33,09…33,14

33,115

11

0,244

4,888

33,14…33,19

33,165

7

0,155

3,111

33,19…33,24

33,215

4

0,088

1,777

Таблица 3

Данные для построения кривой нормального распределения после токарной обработки

Середина интервала, мм

Xi = aicp – acp

lav04.wmf

lav05.wmf

lav06.wmf

32,915

– 0,173

– 2,28001

0,029666

0,390975

32,965

– 0,123

– 1,62105

0,107253

1,413522

33,015

– 0,073

– 0,96209

0,251188

3,310482

33,065

– 0,023

– 0,30312

0,381086

5,022434

33,115

0,027

0,35584

0,374524

4,93596

33,165

0,077

1,014804

0,238436

3,142414

33,215

0,127

1,673768

0,098333

1,295954

Экспериментальные исследования проводились на базе учебно-производственной мастерской Камышинского технологического института (г. Камышин).

Для проведения экспериментов из цельного прутка (материал прутка – сталь 45 ГОСТ 1050-88) на токарно-винторезном станке была изготовлена партия толстостенных втулок в количестве 50-ти штук диаметром 30 ± 0,2 мм. Токарную обработку наружной поверхности втулок осуществляли на оправке. Далее измерили наружный диаметр втулок, а полученные результаты занесли в табл. 1. В качестве измерительного прибора был использован микрометр гладкий МК-50 25-50мм (0,01).

Распределение действительных размеров втулок, полученных в результате измерений (табл. 1), называется эмпирическим распределением случайной величины. Эмпирическое распределение можно представить в виде таблиц или графиков, где в соответствие случайной величине ставится частота ее появления. Наиболее распространенным видом представления совокупности данных является гистограмма и полигон частот. Гистограммой относительных частот (рис. 2, а) называют фигуру, состоящую из прямоугольников, основаниями которых служат частичные интервалы длины, а высоты равны плотности распределения. Для построения гистограммы, значения действительных диаметров втулок разбивают на интервалы, при этом необходимо, чтобы размер интервала была бы выше цены деления измерительного прибора [6].

lavr1.tif

Рис. 1. Обработка втулок ППД

Затем определены среднеарифметическая величина, среднее квадратичное отклонение размеров и, на основе закона нормального распределения случайной величины построена теоретическая кривая распределения. По полученным данным (табл. 3) строились теоретические кривые (рис. 2, а) распределения диаметральных размеров партии втулок после обтачивания. Для облегчения расчетов при построении кривых распределения использовалось программное обеспечение Microsoft Office Excel.

Затем втулки были обработаны одноэлементным обкатником постоянного усилия (рис. 1).

После обкатывания также как и после токарной обработки был произведен обмер втулок (табл. 4). Затем на основе закона нормального распределения случайной величины построены эмпирические кривые распределения и определены среднеарифметическая величина и среднее квадратичное отклонение размеров.

По полученным данным (табл. 5 и 6) строилась теоретические кривые распределения диаметральных размеров партии втулок после обкатывания.

Таблица 4

Результаты измерения втулок после обработки ППД

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

№ имз.

Х

1

33,03

10.

32,95

19.

33,08

28

33,13

37

33,09

2

33,07

11.

33

20.

33,08

29

33,17

38

33,18

3

33,1

12.

33,01

21.

32,98

30

33,16

39

33,16

4

33,13

13.

33

22.

33,03

31

33,18

40

33,14

5

33,13

14.

33,04

23.

33,07

32

33,2

41

33,16

6

33,12

15.

33,01

24.

33,1

33

33

42

33,18

7

33,14

16.

32,9

25.

33,12

34

32,99

43

33,2

8

33,11

17.

33,04

26.

33,08

35

33,04

44

33,2

9

33,14

18.

33,05

27.

33,2

36

33,07

45

32,99

Таблица 5

Распределение действительных размеров после обработки обкатником

Интервал, мм

Середина интервала, мм

Частота mi

Частность, pi

Плотность распределения, Yi

32,87…32,92

32,895

1

0,022

0,444

32,92…32,97

32,945

5

0,111

2,222

32,97…33,02

32,995

11

0,244

4,888

33,02…33,07

33,045

10

0,222

4,444

33,07…33,12

33,095

13

0,288

5,777

33,12…33,17

33,145

5

0,111

2,222

33,17…33,22

33,195

0

0

0

Таблица 6

Данные для построения кривой нормального распределения после обкатывания

Середина интервала, мм

Xi = aicp – acp

lav07.wmf

lav08.wmf

lav09.wmf

32,895

– 0,15411

– 2,38988

0,0229

0,355957

32,945

– 0,10411

– 1,61451

0,1083

1,680936

32,995

– 0,05411

– 0,83913

0,2805

4,351407

33,045

– 0,00411

– 0,06375

0,398

6,174949

33,095

0,045889

0,711624

0,309

4,803547

33,145

0,095889

1,487001

0,132

2,048405

33,195

0,145889

2,262378

0,031

0,478844

lavr2а.tif lavr2b.tif

а б

Рис. 2. Кривые распределения а) после токарной обработки, б) после обработки ППД

Как видно из кривых распределения среднеарифметическая величина обточенных диаметров составила хср = 33,088 мм. При этом среднеквадратичная величина отклонения размеров составила 0,253 мкм. После обкатывания среднеарифметическая величина обкатанных диаметров составила хср = 33,05 мм, а среднеквадратичная величина отклонения размеров составила 0,168 мкм. Таким образом среднеквадратичная величина отклонения размеров изменилась на 85 мкм. Эта величина и является средней величиной пластической деформации диаметров партии втулок, обработанных ППД. Из этого следует, что обработка втулок, установленных на оправке, обкатыванием одноэлементным обкатником постоянного усилия не повышает квалитета точности.


Библиографическая ссылка

Лаврентьев А.М. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ ТОЧНОСТЬ НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-5. – С. 802-805;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8026 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674