Прогрессивные методы обработки глубоких отверстий (стр. 7 )

, (8.1)

где ∆dmax − максимальное изменение диаметра ролика под воздействием приложенной силы, мм; m − коэффициент Пуассона; Е – модуль упругости; rр – радиус ролика.

При значениях m = 0,25; Е = 2,2×105 МПА в системе Mathcad были получены следующие зависимости (рис. 8.3). Предложенная методика определения деформации ролика показывает, что ролики при предельных усилиях, обычно используемых в производственной практике (до 4 кН), изменяют свою первоначальную форму не более, чем на 5 % (рис. 8.3). К таким же выводам приводят и экспериментальные исследования многих авторов [60, 66, 115]. Следовательно, деформирующий ролик при ППД можно принять абсолютно жестким и его деформацию в первом приближении не учитывать.

 

Рис. 8.3. Зависимость изменения диаметра ролика от усилия деформирования:

1 – rP = 60 мм, 2 – rP = 30 мм, 3 – rP = 15 мм

Разработанный стенд позволил провести экспериментальные исследования влияния усилия деформирования и геометрии деформирующего ролика на геометрию контактной зоны при следующих варьируемых параметрах: D – диаметр детали; Ру – усилие деформирования; d – диаметр деформирующего элемента; α –задний угол установки ролика относительно оси детали. Значения варьируемых параметров приведены в табл. 8.1:

Таблица 8.1

Значения варьируемых параметров при проведении

экспериментальных исследований контактной зоны

Диаметр деформируемой поверхности D, м	Нагрузка на ролик P, Н	Диаметр ролика d, м	Задний угол α, град
0,1…0,5	800	2,4·10-2	1,0
0,16	200…2600	2,4·10-2	1,0
0,16	800	1,0·10-2...6·10-2	1,0
0,16	800	2,4·10-2	0,1…3,0

Выбор параметров и диапазонов их изменения, представленных в табл. 8.1, производился на основе анализа проведенных теоретических исследований в полном соответствии с выводами, полученными в результате их проведения.

Вариация диаметра сегмента трубы осуществлялась установкой на поворотном столе последовательного ряда запланированных диаметров соответственно равных 0,1 м; 0,2 м; 0,3 м; 0,4 м; 0,5 м.

Вариация усилия деформирования осуществлялась путем изменения величины груза на подвеске 7 (см. рис. 8.1), обеспечивающего величину усилия с учетом плеч : 200 Н; 800 Н; 1400 Н; 2000 Н; 2600 Н.

Значение диаметра деформирующего ролика варьировалось от 10·10-3 м до 50·10-3 м. Ролик устанавливался как показано на рис. 8.1.

Вариация угла α установки ролика относительно оси детали осуществлялась с помощью поворота призмы в вертикальной плоскости. Испытания проводились при α равном от 0,1 до 3,0 град.

Исходная шероховатость варьировалась от 1,25 до 10 мкм. Предварительно обработанную с заданной шероховатостью заготовку – трубу разрезали в продольном направлении, маркировали и использовали в экспериментальных исследованиях в соответствии с разработанным планом.

8.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ

КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ

Для обработки результатов исследований разработаны алгоритм расчета и программа для автоматизированного определения площади контактной зоны (рис. 8.4).

Полученный на бумаге отпечаток сканировался с разрешением 1200 точек на квадратный дюйм с увеличенным параметром контрастности. С целью повышения точности расчетного значения площади отпечатка, изображение после операции сканирования обрабатывалось в графическом редакторе, при этом стандартными функциями исключались пиксели вокруг отпечатка, имеющие параметр цветности отличный от белого. Изображение сохранялось в виде файла с расширением BMP. Затем файл изображения передавался в тело программы, блок схема которой показана на рис. 8.4, с последующей его обработкой функциями языка программирования Object Pascal, предназначенными для работы с растровой графикой. В блоке программы математической обработки данных, рассчитывались ширина и высота изображения в пикселях, а также общее количество пикселей на изображении. Далее определялся параметр цвета каждого пикселя изображения, и при удовлетворении заданному условию их количество суммировалось. В результате определялось число пикселей, приходящихся на отпечаток контактной зоны, соотношение которых к их общему числу позволило определять площадь отпечатка, выраженную в квадратных миллиметрах.

8.3. УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАСКАТНИКА

По результатам анализа зависимостей, полученных теоретическим путем, и исследований контактной зоны на установке для экспериментальных исследований были определены рациональные значения конструктивных параметров инструмента, по которым разработана техническая документация и изготовлен экспериментальный образец центробежного раскатника для обработки отверстий ППД, имеющего следующие характеристики:

1.  Диаметр обрабатываемого отверстия, мм..........................

2.  Диаметр деформирующих роликов, мм........................................ 24

3.  Диаметр опорного катка, мм....................................................... 56

4.  Количество деформирующих элементов

5.  и опорных катков, шт...................................................................... 5

6.  Частота вращения, мин-1.............................................…1000

7.  Усилие деформирования,

8.  приходящееся на один ролик ............................…820

На рис. 8.5. показана схема компоновки центробежного раскатника, а на рис. 8.6 − изготовленный образец. Раскатник центробежный состоит из корпуса 1, с внутренней полостью 2, где располагаются инерционные узлы 3 для создания усилия деформирования, каждый из которых включает два опорных катка 4, имеющих необходимые размеры и массу и установленных с помощью подшипников 5 в ползунах 6, размещенных в радиальных пазах 7 корпуса 1 таким образом, что на каждую пару опорных катков 4 опирается деформирующий элемент 8, имеющий с ними идентичную форму наружной образующей поверхности.

Рис. 8.4. Алгоритм и блок-схема расчета автоматизированного

определения площади контактной зоны

Рис. 8.5. Конструктивная схема раскатника центробежного: 1 – корпус, 2 – внутренняя полость, 4 – опорный каток, 5 – подшипник,6 – ползун, 7 – радиальные пазы, 8 – деформирующий элемент, 9 – шпилька, 10 – подшипник, 11 – обойма, 12 – наружное неподвижное кольцо, 13 – внутреннее кольцо, 14 – направляющие ребра, 15 – радиальные отверстия, 16 – внутренняя часть опорных катков, 17 – обойма, 18 – обрабатываемая деталь

В рассматриваемом инструменте направления осей радиальных пазов 7, ползунов 6, опорных катков 4, деформирующих элементов 8 и шпилек 9 совпадают и выполнены под углом самозатягивания «a» по отношению к оси вращения инструмента. Это обеспечивает постоянство скорости подачи и создает условие для стабильного процесса пластического деформирования, что обеспечивает качество обработанной поверхности. Шпильки 9 служат для удержания деформирующих элементов 8 от выпадения при неработающем инструменте. Кроме того, на корпусе 1 инструмента посредством подшипника 10 крепится базирующее устройство, выполненное в виде обоймы 11, внутренняя поверхность которой охватывает наружное неподвижное кольцо 12 подшипника 10, закрепленного на корпусе 1 посредством внутреннего кольца 13.

Рис. 8.6. Центробежный раскатник для обработки отверстий диаметром 160 мм:

1 – корпус, 2 – опорный каток; 3 – ползуны, 4 – радиальные пазы;

5 – деформирующий ролик, 6 – шпилька, 7 – подшипник,

8 – базирующее устройство, 9 – направляющие шпонки

Внешняя поверхность обоймы 11 снабжена направляющими шпонками 14. Наличие в предлагаемом инструменте базирующего устройства позволяет в процессе работы осуществлять его направление по обработанной поверхности и является дополнительной опорой, придает устойчивость процессу пластического деформирования, что повышает качество обработанной поверхности. В корпусе инструмента выполнены радиальные отверстия для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости в зону пластического деформирования.

Исследования проводились на установке, собранной на базе токарного станка модели 1М63. Испытания проводились с использованием серии заготовок. Внутренний диаметр предварительно растачивался до необходимых размеров и различных значений шероховатости в пределах от Ra = 6,3 мкм до Ra = 40 мкм. Раскатывание отверстия проводилось с частотой вращения инерционного инструмента, обеспечивающей необходимое усилие деформирования. Испытания показали, что инструмент обеспечивает требуемую шероховатость и глубину упрочнения в соответствии с результатами теоретических исследований.

8.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

8.4.1. Задачи и особенности проводимых исследований

В результате теоретических исследований, приведенных в предыдущих главах, были получены аналитические зависимости изменения параметров контактной зоны и напряженного состояния в очаге деформации. При этом были приняты некоторые допущения, используемые при выведении формул, где предполагалось, что распределение напряжений в зоне контакта подчиняется закону, имеющему место при решении упругой контактной задачи, глубина упрочнения при обработке отверстий может быть определена через пересчет размеров роликов, выполненный по определенной методике. Исходной информацией перерасчета является формула И. В Кудрявцева [53], принятая для вычисления глубины упрочнения при обработке валов. Правомерность полученных ранее теоретических результатов может быть подтверждена экспериментальными исследованиями направленными на:

• определение глубины внедрения деформирующих роликов и соответствующего этой глубине максимального напряжения;

• определение площади контакта;

• определение глубины упрочненного слоя при обработке детали пятироликовым центробежным раскатником;

• исследование шероховатости поверхности при обработке детали пятироликовым центробежным раскатником.

Результаты измерений подвергались обработке по методам математической статистики и планирования эксперимента и доводились до вывода регрессионных зависимостей. Экспериментальные регрессии получены методом наименьших квадратов. Суть этого метода заключается в том, что если все измерения функции у1, у2,…уn произведены с одинаковой точностью и распределенные величины ошибок измерения соответствуют нормальному закону, то параметры исследуемого уравнения определяются из условия, при котором сумма квадратов отклонений измеренных значений от расчетных принимает наименьшее значение. Для нахождения неизвестных параметров (а0, а1,…, аn) решалась система линейных уравнений:

(8.2)

где

, , (8.3)

, (8.4)

Полином степени m < N, где число пар xi и yi, обеспечивает аппроксимацию (и интерполяцию) таблично заданной функции yi (xi) с минимальной среднеквадратичной погрешностью

(8.5)

Если m = N, то имеет место обычная интерполяция, т. е. значения y(x) при x = xi, точно совпадают с заданными. При m < N такого совпадения в общем случае нет. Таким образом, аппроксимация yi(xi) по методу наименьших квадратов имеет более универсальный характер, чем обычная интерполяция.

Для определения линий регрессии была использована программа REGRES – полиномиальная регрессия (аппроксимация) с автоматическим выбором степени полинома. В соответствии с этой программой, на первом этапе получения регрессии задавалась степень регрессии m = 1. Отсчеты значений xi и yi вводились в программу машины. Далее вычислялись постоянные величины Ci и dк по формулам 8.2 и 8.3. Полученная система линейных уравнений по формуле 8.2 решалась методом Гаусса.

После определения a0, a1, a2 по формуле 7.4 вычислялась среднеквадратическая погрешность Е и сравнивалась с заданной Е1. Если Е > E1, то степень полинома m увеличивалась на 1 и т. д., пока условие не соблюдалось. Расчет прекращался как только оказывалось, что Е < Е1.

Приведенные на графиках зависимости глубины внедрения ролика от усилия деформирования построены по методике Regres.

8.4.2. Зависимости глубины внедрения ролика и максимального

напряжения в контакте от усилия деформирования

Глубина внедрения деформирующего ролика в поверхность обрабатываемой детали является одним из главных факторов, определяющих формирование качества поверхностного слоя, а также геометрические параметры контактной зоны. Эта величина при заданном типе ролика и его размеров пропорциональна площади контакта и величине усилия деформирования, поэтому может рассматриваться как один из основных факторов, влияющих на результаты при обработке ППД. Как показали теоретические исследования, максимальные напряжения в зоне контакта пропорциональны только глубине внедрения ролика и не зависят от его диаметральных и продольных размеров. Оказалось, что и среднее давление в контактной зоне не зависит от размеров ролика и детали, а только от глубины его внедрения. При одной и той же глубине внедрения ролика усилие деформирования зависит от геометрических параметров деформирующего ролика и размеров детали. Однако в литературных источниках имеются противоречивые данные, показывающие, что одно и то же усилие при обработке деталей роликами, вызывает формирование отличающихся друг от друга показателей качества.

Как установлено в первой главе имеется, ограниченное количество работ по исследованию глубины внедрения роликов при обработке отверстий. Это связано со сложностью проведения экспериментальных и теоретических исследований, т. к., с одной стороны, теоретические исследования предполагают создание трудоемких математических моделей, а с другой стороны при экспериментальных исследованиях необходимо измерять весьма малые перемещения в пределах ± 1,0 мкм и менее и учитывать большое количество систематических и случайных погрешностей.

В настоящей работе определение глубины внедрения ролика в деталь является запланированной задачей, т. к. помимо самостоятельного значения, глубина внедрения является одной из величин, без которой нельзя рассчитать геометрические параметры контактной зоны.

Эти результаты могут быть использованы в дальнейших теоретических исследованиях и другими авторами.

Исследования зависимостей глубины внедрения ролика от усилия деформирования проводились при изменении Рн в диапазоне от 1,0 кН. до 11 кН. Измерения проводились на внутренней поверхности трубы с диаметром D = 100 мм, диаметр деформирующего ролика равнялся 14 мм.

Регрессии зависимостей глубины внедрения ролика в зависимости от изменения усилия деформирования показаны на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Экспериментальные зависимости изменения глубины внедрения

ролика от изменения усилия деформирования:

1 – dp = 10 мм, 2 – dp = 24 мм, 3 – dp = 38 мм, 4 – dp = 52 мм, 5 – dp = 66 мм, σT = 650 МПа

Из анализа зависимостей следует, что на всем рассматриваемом диапазоне изменения усилия деформирования (1,0…9,0) кН, графики представляют собой вогнутые параболы и монотонно возрастают от значения hm = 0,038 мм при диаметре ролика dp = 66 мм и hm = 0,066 мм при dp = 10 мм. В рассматриваемом диапазоне глубина внедрения ролика изменяется до значения 0,25 мм, ограниченного сеткой графической зависимости, и достаточна для получения необходимой глубины упрочнения. Дальнейшее увеличение усилия деформирования при выбранных конструктивных параметрах ППД нецелесообразно.

При рассмотрении экспериментальной графической зависимости изменения максимальных значений напряжений в зоне контакта (рис. 8.8) видно, что напряжение в зоне контакта изменяется от 450 МПа до 3000 МПа. Из этого следует, что максимальное напряжение превышает предел текучести конструкционных и легированных сталей, что превосходит предел прочности (предел временного сопротивления).

Рис. 8.8. Экспериментальные зависимости изменения напряжения

в контактной зоне от усилия деформирования:

1 – dp = 10 мм, 2 – dp = 24 мм, 3 – dp = 38 мм,

4 – dp = 52 мм, 5 – dp = 66 мм, σT = 65 МПа

8.4.3. Зависимость шероховатости поверхности

от величины оборотов центробежного раскатника

Обрабатываемые детали – трубы (диаметрами 155,08; 156,08; 157,08, 158,08 и 159,08 мм) с шероховатостью Ra = 5 мкм, устанавливались по очереди в призмах на суппорт токарного станка. В процессе раскатывания суппорту придавались подачи: Sо = 0,3 мм/об, Sо = 0,3 мм/об, Sо = 0,5 мм/об, Sо = 0,8 мм/об. В результате экспериментов получены регрессии зависимостей изменения шероховатости (рис. 8.9) от частоты вращения раскатника. Из этой зависимости следует, что изменения шероховатости представляют собой вогнутые параболы, которые с увеличением частоты вращения инструмента уменьшаются, а чистота поверхности – увеличивается. Причем, на участке 1700…2000 мин-1 кривые начинают выравниваться. Это происходит при величине Ra, лежащей в пределах 0,9…0,12. Уменьшение шероховатости происходит также и при уменьшении величины подачи Sо от 0,8 до 0,3 мм/об.

Рис. 8.9. Экспериментальные зависимости шероховатости обработанной

поверхности от частоты вращения центробежного раскатника:

Rо = 79,5 мм, rпр = 5 мм, α = 1°, rp = 12 мм, Rzисх = 10 мкм,

1 – Sо = 0,3 мм/об, 2 – Sо = 0,5 мм/об, 3 – Sо = 0,8 мм/об

8.4.4. Зависимость глубины упрочнения

от частоты вращения центробежного раскатника

Глубина упрочнения поверхностного слоя после раскатывания трубы определялась при помощи измерения микротвердости по Викерсу. Для проведения измерения и получения экспериментальных данных необходимо подготовить шлиф. Для этого использовалась раскатанная труба и вручную, с применением смазывающей охлаждающей жидкости, срезалось кольцо, а затем сегмент. Из полученного сегмента готовился шлиф, также вручную, с небольшими скоростями шлифования, шероховатостью доведенной поверхности до Ra = 0,08 мкм (рис. 8.10).

После подготовки шлифа производят измерения микротвердости, перемещая алмазный индентор вдоль шлифа от внутренней поверхности отверстия к наружной, периодически производя замер. Если поверхность образца упрочнена, то в глубину от поверхности микротвердость уменьшается. Точка А перехода кривой 1 на прямолинейном горизонтальном участке, определит длину ly перехода от упрочненного слоя к неупрочненному. Глубина упрочнения определяется по формуле .

Рис. 8.10. Образец для экспериментального определения глубины упрочнения: кривая 1 – зависимость изменения микротвердости по длине микрошлифа, hy – глубина упрочнения

На рис. 8.11 представлены зависимости изменения глубины упрочнения, построенные по уравнению регрессии – кривая 1 и теоретическая зависимость – кривая 2, представляющие собой монотонно возрастающие параболы.

Рис. 8.11. Зависимость глубины упрочнения от частоты вращения центробежного раскатника: 1 – экспериментальная кривая, построенная по уравнению регрессии,

2 – теоретическая зависимость

Расчет глубины упрочнения производился по формуле Хейфеца - Кудрявцева [41]. В данном случае для обработки отверстия принималось, что диаметр ролика должен быть в 1,4 раза меньше, чем при обработке вала, в соответствии с методикой пересчета размеров роликов применяемых при обработке отверстий, обеспечивающих ту же глубину упрочнения, что и при обработке валов. Полученное расхождение экспериментальных данных от расчетных можно объяснить следующим. На начальном участке при малых частотах вращения инструмента увеличение глубины упрочнения происходит повторным приложением нагрузки, поскольку используется пять деформирующих роликов в центробежном раскатнике. По мере увеличения частоты вращения интенсивность усилия деформирования возрастает, и повторные приложения нагрузки меньше сказываются на итоговой глубине упрочнения. Анализируя результаты экспериментальных исследований зависимостей параметров контактной зоны и параметров качества поверхности, обработанной центробежным раскатником, можно сделать вывод, что они дали качественную и количественную сходимость с аналитическими зависимостями. Предельные отклонения расчетных значений не превышают погрешностей обработки экспериментальных данных и составляют 3…20 % и адекватны друг другу на уровне значимости 0,05.

8.4.5. Зависимости площади контакта от усилия деформирования

и глубины внедрения ролика

Экспериментальное измерение площади контакта является одним из сложно определяемых геометрических параметров контактной зоны, т. к. в процессе обработки ролик постоянно находится в контакте с обрабатываемой поверхностью.

Одним из методов наиболее распространенных и рекомендуемых в литературных источниках является использование промежуточной тонкой бумаги толщиной 0,02 мм, размещаемой между контактирующими телами. На рис. 8.12 и 8.13 представлены зависимости изменения площадей контактной зоны при деформировании поверхности отверстий в зависимости от глубины внедрения ролика и усилия деформирования. Как видно из графиков, площади контактов с увеличением глубины внедрения и усилия деформирования возрастают по параболическому закону, что согласуется с исследованиями, приведенными в ряде известных литературных источников. При определении глубины внедрения ролика в деформируемую поверхность было учтено, что фактическая глубина внедрения отличается от измеренной на величину деформации самого ролика.

Рис. 8.13. Экспериментальные зависимости площади контактной зоны

от нагружающего усилия и глубины внедрения конического ролика:

угол конусности q = 1 град, угол внедрения для конического ролика a = 1 град,

1 – диаметр ролика = 24 мм; 2 – диаметр ролика = 18мм; 3 – диаметр ролика = 12 мм

Г л а в а 9

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНЫМ

ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

9.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИНСТРУМЕНТОВ

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ППД РОЛИКАМИ

Исследование особенностей работы деформирующего инструмента для обработки ППД роликами и обобщение производственного опыта показывает, что в условиях серийного, крупносерийного и массового производства наиболее производительными, долговечными и надежными в эксплуатации инструментами являются ротационные раскатники сепараторного типа. В этих инструментах деформирующие ролики расположены в гнездах сепаратора равномерно по окружности детали и контактируют с опорным конусом, через который передается усилие деформирования (рис. 9.1).

а) б)

Рис. 9.1. Конструктивные особенности:

а) жесткого и б) упругого раскатников сепараторного типа

Настройка роликов на заданный размер осуществляется их перемещением вдоль опорного конуса 1. В зависимости от вида нагружения или настройки на размер сепараторные инструменты можно разделить на два типа – жесткие (рис. 9.1, а) и упругого действия (рис. 9.1, б)

У жестких инструментов деформирующие ролики занимают неизменное положение относительно опорного конуса на всем протяжении обработки, в то время как у инструментов упругого действия ролики смещаются относительно опорного конуса под воздействием усилия деформирования при его увеличении за счет изменения размера обработки в пределах заданного допуска.

Жесткие инструменты сепараторного типа получили в настоящее время наибольшее распространение за счет простоты их конструкции. Однако этот вид инструмента имеет весьма существенные недостатки, основными из которых являются большие колебания усилия деформирования за счет изменения глубины внедрения роликов в поверхность детали. Это связано с тем, что усилие деформирования обеспечивается настройкой диаметра, описываемой роликами окружности, на заданный размер для всей партии деталей, поступающей на обработку за период стойкости инструмента. Сказанное можно объяснить на основании рассмотрения схемы полей допусков (рис. 9.2).

 

а)

б)

Рис. 9.2. Поля допусков, объясняющие принцип обработки:

а) упругим и б) жестким раскатниками

Для того чтобы в инструменте жесткого типа наверняка гарантировать обработку всех деталей данной партии, настройку роликов на глубину внедрения необходимо производить от верхнего предельного отклонения отверстия Дmax, увеличенного на половину поля рассеяния погрешности измерения, возникающего при настройке инструмента на обработку заданного размера (см. рис. 9.1, б).

При поступлении на обработку детали с действительным размером Ддейств. глубина внедрения ролика окажется больше заданной на величину (Дмах – Ддейств + wизм/2). Как видно из представленного рисунка максимальная глубина внедрения ролика может достигать величины (Дмах – Ддейств + hp + wизм/2), равной сумме поля допуска на обрабатываемый размер и заданной глубины внедрения ролика в том случае, если будет обрабатываться деталь с минимально возможным диаметром. Обычно глубина внедрения ролика в поверхность детали равна 0,06…0,12 мм, а поле допуска по восьмому квалитету точности равно 0,08 мм, т. е. они соизмеримы. Поэтому если производить настройку роликов от любого другого размера, находящегося в пределах допуска, то некоторые детали могут оказаться обработанными с недостаточным усилием деформирования или вообще не обработанными в том случае, если глубина внедрения будет меньше поля допуска. Изменение действительного размера в пределах допуска вызывает значительные колебания усилия деформирования в пределах, соответствующих изменению глубины внедрения роликов в обрабатываемую поверхность, равному hpmax – hpmin. В конечном итоге это может привести к существенным изменениям величины и глубины упрочнения, остаточных напряжений, возникновению перенаклепа, микротрещин, ухудшению шероховатости и других изменений качества поверхностного слоя. Непостоянство усилия деформирования приводит также к более интенсивному износу деформирующих роликов и опорного конуса, являющихся основными и наиболее ответственными деталями инструмента, а в результате и к более частому их выходу из строя. Статический анализ выхода из строя инструментов, в реальных производственных условиях, подтверждает сказанное. Более прогрессивным является инструмент, обеспечивающий стабильное качество поверхности за счет постоянного усилия деформирования. Постоянное усилие деформирования обеспечивается тем, что сепаратор, в котором расположены деформирующие ролики, нагружают постоянным осевым усилием, которое в процессе обработки уравновешивается осевой составляющей усилия деформирования (см. рис. 9.1, б). Если в процессе обработки происходит изменение диаметра обработки в пределах допуска, деформирующие ролики автоматически смещаются вдоль опорного конуса в ту или иную сторону в зависимости от направления изменения диаметра по отношению к исходному значению. Для этого устройство, нагружающее сепаратор, должно быть податливым. В результате смещения роликов вдоль опорного конуса глубина внедрения роликов в обрабатываемую поверхность оказывается настроенной на постоянную величину от действительного диаметра детали, поступившей на обработку. Она остается постоянной в течение всего процесса деформирования. Это показано на схеме, представленной на рис. 9.2, б.

Как показал анализ работы раскатников и обкатников жесткого типа, применяемых на различных предприятиях горно-шахтного оборудования, этим инструментам присущи и другие недостатки, которые были обнаружены в процессе сравнения их работы с работой инструментов постоянного усилия, разработанного авторами этой монографии. Так, например, анализировалось изменение подачи инструмента, работающего в режиме самозатягивания. Изменение самоподачи для инструмента жесткого типа по мере увеличения количества обработанных деталей уменьшается значительно быстрее, чем самоподача инструмента постоянного усилия. Это различие может быть объяснено разной интенсивностью износа гнезд сепаратора, в которых расположены деформирующие ролики в этом и другом случаях. При обработке в результате износа образуется зазор между роликами и боковыми поверхностями гнезд сепаратора, положение которых и определяет установку роликов на угол самозатягивания. Согласно полученным экспериментальным данным износ боковых стенок сепаратора у инструментов постоянного усилия меньше, чем у инструментов жесткого типа, что можно считать подтверждением рассмотренных выше особенностей работы обоих типов инструментов. Результаты исследований были положены в основу разработки новых раскатников постоянного усилия.

9.2. ИНСТРУМЕНТЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СТАБИЛЬНОСТЬ

ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

9.2.1. Обоснование оптимальной формы опорного конуса

в многороликовых ротационных инструментах

для обработки деталей ППД

Одной из основных частей многороликовых ротационных инструментов для обработки поверхностей деталей ППД является опорный конус, выполняемый в виде прямого кругового конуса. Назначением этой детали инструмента является установка роликов на требуемый задний угол и возможность настройки роликов на заданную глубину их внедрения в обрабатываемую поверхность.

В ряде случаев, при необходимости обеспечения самозатягивания или уменьшения осевой силы, действующей на инструмент, ролики поворачивают на угол самозатягивания по отношению к оси детали для перемещения по винтовой линии, соответствующей подаче и вычисляемой по формуле: