Способ снятия заусенцев и отделки поверхностей абразивной массой

Способ снятия заусенцев и отделки поверхностей абразивной массой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

С оцналистическик

Республмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 0201.78 (21) 2562886/25-08 5 К„г

В 24 В 1/00 с присоединенмем заявки ¹

Государственнйй комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0506.80, Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 0506.80 (53) УДК 621.924.89 (088.8) А. И. Попенко, A. И. Ковган, -П. В, Ширкевич и В.М. Мигунов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СНЯТИЯ ЗАУСЕНЦЕВ И ОТДЕЛКИ

ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНОЙ МАССОЙ к 9 к — Ъ вЂ” Ъд п(и- Е, СР:

Изобретение относится к способам финишной обработки деталей свободным абразивом, в частности деталей сложного проФиля, имеющих заусенцы, рас- 5 положенные в труднодоступных местах (детали типа зубчатых колес, дискбв и лопаток газотурбинных двигателей, топливная аппаратура и т.д.).

Известен способ снятия заусенцев и отделки поверхностей абразивной массой, заключающийся в ее многократном продавливании вдоль обрабатываемых поверхностей деталей с огибанием их кромок (1).

При необходимости эффективного удаления этим способом крупных заусенцев и получения в то же время высокой чистоты обрабатываемых поверхностей обработку производят в две операции.

На первой операции снимают заусенцы и скругляют кромки более крупнозернистой пастой, повышая таким образом скорость удаления заусенцев эа счет увеличения режущих свойств крупнозернистого абразива.

На второй операции производят по.лирование кромок и остальных обрабатыраеьих поверхностей мелкозернистой пастой. 30

В первом случае нельзя получить высокого качества поверхности, веде-. ние же процесса в две операции снимает производительность.

Цель изобретения — увеличение, производительности и повышение качества обработки.

Это достигается тем, что абразивной массе в направлении ее продавливания дополнительно сообщают вибрации.

С целью обеспечения эффективного удаления заусенцев обработку осуществляют при условии где Ая. — амплитудное значение скорости накладываемых на a6- ) раэивную массу вибраций;

QUD » амплитудное значение ско-рости в процессе перепрессования.

Амплитудное значение результирующей скорости движения абразивной мас" сы относительно обрабатываемой дета-. ли выбирают из условия

738838,где МЯ г„;„- минимальное амплитудное значение результирующей скорости движения абразивной массы относительно детали, являющейся суммой скоростей накладываемых на абразивную массу вибраций и процесса продавливания;

К вЂ” постоянная величина;

10 о — толщина заусенца у осЭ нова ния;

<+ — длина заусенца;

Р 1- разрушающее напряжение материала заусенцев при заданном числе циклов;

g — коэффициент сопротивления заусенцев; р — плотность абразивной массы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ; на фиг. 2 — одна иэ возможных деталей, подлежащих обработке предложенным способом, с 25 указанием имеющихся íà них заусенцев; на фиг. 3 — расчетная схема действия сил на заусенцы; на фиг. 4 — типовые графики результирующих скоростей движения абразивной массы относи-тельно детали, являющихся суммой скоростей накладываемых на абразивную масссу вибраций и процесса проданливания абразивной массы, н функции времени; на фиг. 5 — графики зависимости между разрушающими напряжениями в материале заусенцев и число циклон до их разрушения.

Согласно описываемому способу абразивную пасту 1 многократно перепрессуют с амплитудой а и частотой

QO в направлении стрелок Б через полость В обрабатываемой детали 2, закрепленной в приспособлении 3, например, поршнями 4 и 5 гидроцилин дров б и 7. 45, Возвратно-поступательное движение поршней 4 и 5 с амплитудой а и частотой m задают любым иэ изве стных устройств, например гидравлическим, когда штоковая полость каждого из гидроцилиндров поочередно соединяется с напорной или сливной магистралью системы гидоавлики, или механическим — через кривошипно-шатунный механизм, осуществляющим син5э хронное движение поршней 4 и 5.

Стремление к увеличению объема перепрессовынаемой массы (чем больше объем. массы, тем большее колйчество зерен участвует в работе и тем дольше сохраняются их режущие свойства, ог- 60

Ранячинают же объем абразивной,массы приемпемые габариты устройства, реализующего способ) влечет эа собой увеличение хода поршней, т.е. двой ной амплитуды 2а и обеспечивает малую gg частоту процесса, например, при ходе поршня порядка 100-300 мм цикл одной перепрессовки длится 10-15 сек, иногда до 1 мин.

Таким образом, процесс перепрессонания абразивной массы представляет собой низкочастотное периодическое движение, в частности,. гармонический процесс, если движение поршней задают по закону синуса или косинуса.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что абразивной массе в процессе ее продавливания сообщают вибрации с частотой Q, и амплитудой A в направлении перепрессования (показано пунктирными стрелками на фиг.1), причем для обеспечения эффективного удаления заусенцев отношение произведе,ний амплитуды на частоту сообщаемых абразивной массе нибраций А и процесса перепрессования массы цж принимают большим единицы, т. е. (1) а амплитудное значение результирующей (суммарной) скорости движения абразивной массы относительно детали наэначают из условия: э где A&,îþ — амплитудное значение скоростей накладываемых на . абразивную массу вибраций и гроцесса перепрессования соответственно с )

А Ю „„„— минимальное амплитудное значение результирующей скорости, являющейся суммой скоростей обоих процессон, ®;

K K — постоянная;

Д K — толщина заусенца у осноQI вания и длина заусенца соответственно, (М); (1 — разрушающее напряжение

Материала э аусенцев при определенном числе циклов, (9y );

С вЂ” коэффициент сопротивления заусенцев;

P — плотность абразивной массы, кг/м .

Указанными соотношениями (1) и (2) обеспечивают выполнение двух следующих условий: условия изменения направления вектора результирующей скорости абразивной массы относительно детали на противоположное за каждый период накладываемых вибраций, условия упругопластического передеформирования заусенцев за каждый пе-, риод накладываемых вибраций.

При соблюдении этих условий заусенцы не только постепенно срезаются абразивными частицами, но а циклически многократно передеформируются с частотой накладываемых вибраций, в результате чего исчерпывается их несущая способность и они отлаьиваются у своего основания.

Чем большие напряжения создаются в материале заусенца в процессе обработки, тем меньшее число циклов передеформирования требуется для удаления заусенцев.

На фиг. 2 показано диаметральное сечение обрабать1ваемой детали 2, например, со сквозным отверстием В,при- о чем на пересечении отверстия B c пло с ко ст ью, расположенной со ст ороны выхода инструмента, примененного на предшествующей операции, имеются заусенцы С.

Заусенец представляет собой по существу жестко защемленную балку, на которую действует нагрузку а от продавливаемой через отверстие абразивной массы.

На фиr..4 представлены типовые графики скорости Ч перепрессования

O(e51nmf (пунктирные линии), накладываемых вибраций A9.>1h Я+ (штрих— пунктирные. линии) и результирующей скорости/а вы u04 +AQ.s)h &t((сплошные линии) движения абразивной массы относительно детали в функции времени.

Результирующие колебания являются сложными гармоническими колебаниями, причем характер этих колебаний зависит от соотношения амплитудных значений Оа и А скоростей.

При AQ. (на фиг. 4а, б,в он одинаков и равен Т„), при

АЯ=auo (фиг. 4б) вектор результирующей скорости уже меняет знак за пе- ф) риод наклашаваемых вибраций Тв, Но амплитудное значение скорости А Я. ,еще мало, намного меньше А Я,„,„, и не может создать в корневом сечении заусенца требуемой величины напряжения обратного знака.

При АЯ- ао (на фиг. 4в принято

АЯ= 2асю) вектор результирующей скорости меняет знак за период накладываемых вибрациР Тв и амплитудное зна- о чение скорости А Q. „„растет и приближается к значейию А Q.

Очевидно, что при дальней™шем увеличении AR, т.е. . АЯ»aw,À Я.„;„=А о „=A 9. =AQ ., Т. о. Физический смысл выполнения условий (1) и (2) эаключаетси s том, что при обработке деталей предложенным способом удаление заусенцев Происходит не только эа счет режущего действия частиц абразивной массы, оО но и за счет их упругопластического передеформирования с частотой накладываемых вибраций.

При движении абразивной массы вниз вдоль отверстия В детали 2,45 (Фиг.2) заусенцы С упругопластически деформируются наружу отверстия В, при движении же абразивной массы вверх заусенцы должны деформироваться (внутрь отверстия, т.е. многократно передеформируются (изгибаются) в противоположных направлениях относительно своего основания.

При этом в материале заусенцев, особенно в его опасном сечении — в основании заусенца — происходит развитие имеющихся и зарождение новых дефектов структуры — линий скольжения, трещин, в результате чего по мере увеличения количества циклов нагружения исчерпывается несущая способность заусенцев и они разрушаются у своего основания.

Число циклов до разрушения будет зависеть от того, какое значение разрушающего напряжения (6 ) заложено в соотношении (2) .

На фиг. 5 представлен в логарифьыческих координатах типичный график усталостной кривой, выражающий качественную зависимость между разрушающим напряжением F и числом циклов до разрушения N.

Иэ графика следует, что если амплитудное значение напряжения будет на уровне предела прочности 6в, то разрушение произойдет в результат е раз витых упруго пл астиче ских де-Формаций при числе циклов N8 (как показывают эксперименты, порядка

1-10, т.е. N = 1-10) .

Если же напряжения в образце не превышают предела усталости б- f то материал разрушится по истечении

Ng. циклов при деформациях в пределах упругости.

Значение Иб- обычно больше 10 циклов и принимается Нб-,{ = 10. б

Отсюда следует, что значение (Ey) в уравнении (2) следует назначать близким к значению 0> материала заусенцев.

Если для конструкционных материалов предел прочности составляет порядка 30-60 кг/мм, то для эаусен- и ,цев, как показывают наши предварительные эксперименты, эта величина t5oлее чем на порядок меньше и составляет около 20-100 кг/см . Дело в том, 2

:что материал заусенцев сильно отли,чается по своим прочностным характеристикам от свойств исходного ма териала .

Заусенцы, образующие в процессе резания (а процесс резании не что иное, как процесс пластической деформации, доведенной до,разрушения), предельно наклепаны и, следовательно, охрупчены и имеют множество де фектов структуры — линии. скольжении и трещины, т.е. концентраторов напряжения, снижающих, как известно;

7 738838 долговечность материалов и конструкций. 1 аким образом, при внедрении процесса предложенным способом может быть применен абразив относительно мелкой зернистости, обеспечивающий высокую производительность и требуемую чистоту обработки поверхности за одну операцию.

Значения укаэанных положительных эффектов зависят от материала заусенцев и их геометрических параметров (толщины заусенцев у основания и длины заусенцев).

ЭФфективность предложенного способа тем выше, по сравнению с известными, чем прочнее материал обрабатываемой детали и чем крупнее образующиеся в процессе ооработки заусенцы.

Формула изо бретени я

1.Способ снятия заусенцев и отделки поверхностей абразивной массой, заключающийся в ее многократном продавливании вдоль обрабатываемых поверхностей деталей с огибанием их кромок, отличающийся тем,что, с целью увеличения производительности и повышеиия качества обработки, абразивной массе в направлении ее продавливания дополнительно сообщают ви бр ацию.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения эффективного удаления заусенцев, обработку осуществляют при . условий

AR

C3 OJ где АЯ. — амплитудное значение скорости, накладываемых на абразивную массу вибраций.

a — амплитудное значение скорости в процессе прессова5 ния.

3. Способ по п.3, о т л и ч а юшийся тем, что амплитудное значе ние результирующей скорости движения абразивной массы относительно

Я обрабатываемой детали выбирают из услови я: где А Я.;„- минимальное амплитудное значение результирующей скорости движения абразивной массы относительно детали, являющейся суммой ско20 ростей i накладываемых на абразивную массу вибраций и процесса продавливания;

К вЂ” постоянная величина;

25 д — толщина заусенца у основания;

Сз- длина заусенца; (G 3- разрушающее напряжение материала заусен30 цев при заданном числе ци клов;

С вЂ” коэффициент сопротивления заусенцев; р — плотность абразивной

35 массы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA 9 3634973, кл. 51-2R, 51-317, опубл. 1972.