Исследование влияния технологической наследственности при изготовлении изделий машиностроения на точность операций механической обработки. Изделия машиностроения

Аннотация. Рассмотрены вопросы влияния технологической наследственности на формирование качества и эксплуатационных свойств деталей машин. Показана важность установления количественных соотношений, учитывающих проявление технологической наследственности. Предложены математические модели для автоматизации проектирования технологических процессов, обеспечивающих требуемое качество деталей.
Ключевые слова: технологическая наследственность; качество поверхности; шероховатость и микротвердость поверхности; управление эксплуатационной недвижимостью.
Одна из важнейших задач современного машиностроения - повышение качества изделий, их надежности и долговечности. Решение этой проблемы может быть достигнуто путем управления технологическими процессами изготовления деталей машин. В этом случае особое внимание следует уделить обеспечению точности их размеров и формы, а также приданию необходимых физико-механических свойств поверхностному слою деталей.
Исследования в этом направлении обычно ограничиваются рамками отдельных операций. Однако для установления объективных закономерностей обеспечения требуемого качества деталей необходимо всестороннее изучение точности и физико-механических свойств с учетом влияния технологической наследственности [1 - 4]. Это означает, что все операции следует рассматривать не изолированно, а во взаимосвязи, поскольку окончательные характеристики обрабатываемых поверхностей и отдельные свойства деталей в целом формируются при взаимодействии всего комплекса выполняемых операций.
Носители наследственной информации - обрабатываемый материал и поверхности детали со всем многообразием параметров, которые их описывают. Носители этой информации появляются при реализации технологических процессов и при дальнейшей эксплуатации деталей, проходя различные операции и переходы, испытывая воздействие технологических факторов. Есть какие-то «преграды» в технологической цепочке и на этапе эксплуатации. Сами технологические факторы не могут их преодолеть и в этом случае не влияют на конечные свойства объекта. Другие факторы преодолевают такие «преграды», но их влияние на конечные свойства существенно ослабляется [1].
Наиболее значимым «барьером» являются термические операции, а также операции, сопровождающиеся деформацией и упрочнением поверхности, поскольку они изменяют микроструктуру обрабатываемого материала, микрогеометрию формируемой поверхности, приводят к короблению детали и искажению ее формы. Во время этих операций могут развиваться или «залечиваться» различные дефекты поверхности, такие как структурная неоднородность, поры, микротрещины. Следовательно, можно управлять процессом технологической и эксплуатационной наследования таким образом, чтобы свойства, положительно влияющие на качество детали, сохранялись на протяжении всего технологического процесса, а свойства, оказывающие отрицательное влияние, устранялись в его начале.
Конструкция и обработка приспособления позволяют сначала обработать внутреннее отверстие и одну торцевую поверхность, в это время зарезервирован большой запас, а внешний круг зажат длинной мягкой ручкой; в более позднем процессе выбирается эластичный патрон (устройство расширения пружины) с центрированием на внутренней поверхности заготовки, а устройство расширения пружины делится на следующие категории:
• (1) Устройство расширения передней нажимной пружины нельзя использовать для осевого позиционирования заготовки с центрированием внутреннего отверстия на токарном станке;
• (2) Фиксированное пружинное разжимное устройство с принудительным выходом используется для обработки заготовки без привязки отверстия на токарном станке;
• (3) фиксированное пружинное растягивающее устройство, управляемое гайкой с кольцевой канавкой;
• (4) Отдельное пружинное разжимное устройство для обработки тонкостенных деталей.
Здесь для зажима и обработки внешнего круга используется отдельное разжимное пружинное устройство (рис. 1). Основным элементом приспособления является эластичная втулка. На шпиндель установлена ​​пара конических втулок 2 и 6. Когда гайка поворачивается для перемещения вправо, коническая втулка передает упругой втулке радиальное усилие для расширения и сжатия заготовки. При повороте гайки в обратном направлении заготовка раскручивается. Установочные штифты 3 и 7 предотвращают относительное вращение между эластичной втулкой и конической втулкой, а также между конической втулкой и шпинделем. Зажим обеспечивает равномерное воздействие зажимной силы на внутреннюю поверхность заготовки, что не только снижает погрешность обработки, вызванную деформацией заготовки, но также повышает точность позиционирования за счет устранения радиального зазора, что может обеспечить выполнение требований соосности внутренний и внешний круги.

Рис. 1. - Отдельное пружинное разжимное устройство (эластичный патрон): 1. Шпиндель 2. 6. Коническая втулка 3. 7. Фиксирующий штифт 4. Заготовка 5. Эластичная втулка 8. ГайкаСогласно режущим характеристикам нержавеющей стали материал инструмента должен иметь достаточную прочность, ударную вязкость, высокую твердость и высокую износостойкость, а сцепление с нержавеющей сталью должно быть небольшим. Для токарных инструментов в качестве материала инструмента должен использоваться твердый сплав с высокой прочностью и хорошей теплопроводностью, поскольку его твердость и износостойкость лучше, чем у быстрорежущей стали. Распространенные цементированные карбидные материалы: вольфрам-кобальт (YG3, YG6, YG8, YG3X, YG6X), вольфрам-кобальт-титан (yt30, YT15, YT14, YT5) и универсальный (yw1, yw2). Твердый сплав YW подходит для обработки тугоплавких материалов, таких как жаропрочные сплавы, сталь с высоким содержанием марганца и нержавеющая сталь. Твердость, износостойкость, термостойкость и скорость резания yw2 ниже, чем у yw1, но прочность и прочность на изгиб лучше, чем yw1. Поэтому инструмент из цементированного карбида yw1 выбирается для чистовой токарной обработки, а твердосплавный инструмент yw2 - для черновой обработки.
Изучение закономерностей проявления технологической наследственности по указанным направлениям позволяет в определенной степени повысить эффективность управления этим процессом и тем самым открывает возможности для достижения большей прочности деталей машин и повышения надежности их работы с удешевление их изготовления.
Список литературы:
1. Ящерицын, П.И. Технологическая наследственность и эксплуатационные свойства шлифованных деталей. ‒ Минск: Наука и техника, 1971. ‒ 210 с.
2. Рыжов, Э.В., Горленко, О.А. Влияние технологической наследственности на формирование микронеровностей // Сборник «Микрогеометрия и эксплуатационные свойства деталей машин». – Рига: Изд. «Зинатне2, 1972.‒ С. 12-14.
3. Аверченков, В.И., Рыжов, Э.В., О влиянии технологической наследственности при электромеханической обработке на износостойкость трущейся пары // Теория и практика алмазной и абразивной обработки деталей машин: Тез. докл. Всесоюзной конф. ‒ М., 1973. ‒ С. 5-6.
4. Рыжов, Э.В., Бауман, В.А. Влияние технологической наследственности на качество поверхности при обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) // Вестник машиностроения. ‒ 1973.‒ №10. ‒ С. 59- 62.
5. Рыжов, Э.В., Суслов, А.Г., Федоров, В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. ‒ М.: Машиностроение, 1979. ‒ 176с.
6. Ящерицын, П.И., Рыжов, Э.В., Аверченков, В.И. Технологическая наследственность в машиностроении. ‒ Минск: Наука и техника, 1977. ‒ 256 с.