Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности (стр. 51 )

0,1-0,2

Деформирующий элемент часто выполняют симметричным — можно работать с по­дачами вперед и назад или повернуть элемент при его износе. Элемент с более длинным рабочим и более коротким обратным конусом (рис. 21,б) обладает наивысшей несущей способностью.

При работе с большими натягами расчет размеров деформирующего элемента прово­дится следующим образом.

Из условия прочности толщина стенки деформирующего элемента

где Q — сила протягивания, Н; KL — коэффициент высоты деформирующего элемента (отношение фактической высоты Lфакт к оптимальной Lопт); значения коэффициента приведены в табл. 11; l — ширина контакта деформирующего элемента с обрабатываемой поверхностью, мм, зависящая от диаметра деформирующего элемента, натяга и толщины стенки обрабатываемой детали (табл. 12); f — коэффициент трения между элементом и обрабатываемой поверхностью; в зависимости от обрабатываемого материала и технологической смазки f = 0,05 ч 0,14; dин — диаметр деформирующего элемента, мм; [уиз] - допустимое напряжение твердого сплава при изгибе, МПа;

[уиз] = ув. из · Кпс/Кзп.  (2)

где ув. из — предел прочности при изгибе для твердого сплава;

ув. из = 4,62dин-0,36tк-0,45ув. из. ст;

здесь ув. из. ст — предел прочности твердого сплава при изгибе, оговоренный ГОСТом (для ВК15 ув. из. ст = 1800 МПа); Кпс - коэффициент посадки деформирующего элемента на стержень протяжки; Кзп — коэффициент запаса прочности (см. табл. 11).

В формуле (3)

где Кф — коэффициент формы деформирующего элемента; Кф=1 при цилиндрическом от­верстии в деформирующем элементе и Кф = 1,2 при отверстии с конусами и посадке с натягом, Кпс не может быть меньше единицы, поэтому, если по формуле (4) Кпс < 1, для дальнейших расчетов Кпс = 1; Д — величина зазора или натяга, мм, при посадке де­формирующего элемента на стержень протяжки. В случае зазора показатель степени у величины е берется со знаком минус, в случае натяга — со знаком плюс. Опыт показы­вает, что применять натяги более 0,001dк не следует, так как это может вызвать разрыв деформирующего элемента при его посадке на стержень протяжки (dк — диаметр посадочного отверстия; е — основание натурального логарифма).

При определении толщины стенки tк по уравнениям (1), (2) и (3) принимают Кпс = 1.

Если по формуле (3) ув. из<800 МПа или ув. из > 2000 МПа, то в расчетах принимают ув. из = 800 или 2000 МПа.

После определения толщины стенки tк деформирующего элемента рассчитывают его оптимальную высоту:

где Rк — наружный радиус деформирующего элемента, мм; rк — внутренний радиус деформирующего элемента, мм; v - отношение предела прочности твердого сплава при изгибе к пределу прочности при сжатии; для сплава ВК15 v = 0,516; W — момент сопротивления изгибу деформирующего элемента в сечении, перпендикулярном его оси, мм3;

После того как будет найдено значение Lопт, определяют минимальную (по конструк­тивным соображениям) высоту деформирующего элемента:

где b — ширина цилиндрической ленточки, мм; ц - угол рабочего конуса; bфас — ширина фаски, мм; с — длина нерабочего участка рабочего конуса, равная длине обратного конуса.

Сравнивают значения Lопт и Lкд и выбирают большее из них. Если большим окажется Lкд то по формуле (5) определяют действительное значение KL и по уравнению (1) корректируют значение tк.

В тех случаях, когда расчет деформирующего элемента показывает, что ввиду большой рабочей нагрузки его запас прочности оказывается недостаточным, следует использовать элементы, показанные на рис. 22, и осуществлять посадку их на стержень протяжки с натягом. На рис. 22, а показан деформирующий элемент, у которого цилиндрическое отверстие расположено только под зоной нагрузки, что снижает напряжения изгиба. На рис. 22,б показан деформирующий элемент, у которого ко­ническое отверстие находится со стороны рабочей части элемента. Кроме того, элемент посажен на конический стержень протяжки, у которого больший диаметр находится у переднего конца протяжки. На стержне элементы фиксируют регулируемыми по длине дистанционными втулками. За счет перемещения элементов по стержню создается необходимый натяг, который уменьшает напряжения изгиба и повышает несущую способность элемента.

Дистанционные втулки между деформирующими элементами определяют их распо­ложение на протяжке (прошивке). Если на поверхности протягиваемого отверстия отсут­ствует окалина, ржавчина и другие значительные загрязнения, втулки могут иметь простую цилиндрическую форму. В том же случае, когда на поверхности отверстия детали имеются значительные загрязнения (например, необработанная горячекатаная труба), втулки во избежание напрессовки отслоившихся загрязнений должны иметь специальную форму (рис. 23).

Смазочно-охлаждающие технологически средства (СОТС). При обработке обязательно применение СОТС, предотвращающих схватывание деформирующих элементов с обрабатываемым металлом, что приводит к браку обработанных деталей и нередко к разрушению деформирующих элементов. Для деталей из углеродистых и низколегированных сталей вполне оправдывают себя широко распространенные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), такие как сульфофрезол, МР-1, МР-2, эмульсии. Эти же жидкости следует применять при обработке деталей из цветных металлов (бронзы, латуни, алюминиевых сплавов). Для деталей из высоколегированных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей и сплавов следует применять СОТС: АСМ-1, АСМ-4, АСМ-5, АСМ-6. При обработке деталей из закаленных сталей используют смазку АСФ-3. Качество обработанных поверхностей отверстий. Шероховатость поверхности, обработанной пластическим деформированием, зависит от исходной шероховатости и материала обрабатываемой детали, толщины ее стенок, режима обработки, применяемой СОТС и угла рабочего конуса инструмента. От скорости обработки (в пределах диапазона применяемых скоростей) шероховатость обработанной поверхности не зависит. Для получения малых значений параметров шероховатости предварительную обработку отверстия целесообразно проводить твердосплавным инструментом (резцом, зенкером, разверткой), имеющим малые углы в плане (ц = 30 ч 40°), на скоростях резания, исключающих образование нароста. При обработке отверстий в толстостенных деталях после переходов растачивания или развертывания (исходный параметр Ra = 6,3 ч 1,6 мкм) получают поверхности с Ra = 0,8 ч 0,1 мкм, если материал деталей сталь, Ra = 0,4 ч 0,1 мкм при обработке деталей из бронзы и Ra = 1,6 ч 0,4 при обработке деталей из чугуна. Шероховатость поверхностей тонкостенных деталей в 2—4 раза выше. Обычно существует оптимальный натяг, обеспечивающий наилучшие результаты при обработке поверхности (рис. 24).

Шероховатость поверхности после пластического деформирования будет тем ниже, чем меньше натяг, при котором проводится обработка отверстия. Так, при обработке детали из стали 45 с исходной шероховатостью Ra = 4,0 ч 8,0 мкм и при суммарном натяге 1 мм получают (см. рис. 24) следующую шероховатость обработанной поверхности при натягах на деформирующем элементе:

Натяг i, мм        

0,05        

0,10        

0,2        

0,4        

0,8

Параметр Ra, мкм        

0,06        

0,07        

0,4        

1,3        

3,0

Таким образом, при малых натягах можно получить очень малые значения Ra. Однако при некоторых значениях суммарного натяга параметр шероховатости Ra может увеличи­ваться. При натягах на элементе 0,05—0,2 мм это явление возникает при обработке углеродистых сталей после прохода одного и того же числа деформирующих элементов

nк = 0,28НВ/tо0,65  (8)

Если необходимо осуществить большую деформацию и получить при этом высокое ка­чество поверхности, нужно 75-80% деформации осуществить с большими натягами, а остальные 25 — 20% с малыми натягами, как это показано на рис. 24 штриховой линией.

При использовании различных СОЖ (сульфофрезола, эмульсии, МР-1, МР-2) получают поверхности примерно с одинаковой шероховатостью, но эти СОЖ обладают разными экранирующими свойствами. При обработке деталей из высоколегированных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов приходится применять твердые СОТС, обладающие очень высокими экранирующими свойствами против схватывания. При этом значительно снижается коэффициент трения, а шероховатость поверхности в меньшей степени. Для получения в этих случаях низкой шероховатости 80-90% деформации следует осуществлять с применением твердых смазок, а остальные 20-10% — с применением СОЖ. Увеличение угла рабочего конуса инструмента снижает шероховатость, но в то же время уменьшает деформацию, при которой начинается повышение шероховатости.

Упрочнение металла является следствием происходящих деформаций. Обычно происходит два вида деформации — деформация растяжения, охватывающая всю стенку детали, и деформация сдвига, образующая слой текстуры на обработанной поверхности. Деформация в слое текстуры значительно превосходит по интенсивности деформацию в стенке детали. Упрочнение, выражаемое изменением твердости (рис. 25), снижается при переходе от обработанной поверхности в глубину детали. Толщина слоя текстуры, обладающего повышенной твердостью, тем больше, чем больше толщина стенки, натяг и число рабочих деформирующих элементов, и тем меньше, чем выше исходная твердость обрабатываемого металла. Приращение твердости зависит от обрабатываемого металла и составляет 130-260%.

Остаточные напряжения первого рода на поверхности отверстия могут быть как отри­цательными (сжатие), так и положительными (растяжение). Если у обработанной поверхности возникли напряжения сжатия, то при переходе в глубину стенки они сначала несколько возрастают, а затем снижаются и переходят в напряжения растяжения. Бели у поверхности создаются напряжения растяжения, то при переходе в глубину стенки они сначала несколько уменьшаются, а затем возрастают. Увеличение натяга уменьшает остаточные напряжения сжатия и переводит их в напряжения растяжения. Увеличение толщины стенки приводит к обратному изменению остаточных напряжений. С точки зрения эксплуатационных качеств поверхности желательно получение сжимающих остаточных напряжений. Знак остаточных напряжений в обработанной детали можно определить следующим образом. Например, если в результате обработки отверстия его диаметр оказывается больше диаметра последнего деформирующего элемента, то это свидетельствует о наличии растягивающих остаточных напряжений.