Алмазное выглаживание

Алмáзное выглáживание — процесс пластического деформирования исходного микропрофиля под действием усилия, приложенного к алмазу (или другому сверхтвердому материалу).

Пластическая деформация металла приводит к сглаживанию микрогребешков обрабатываемой поверхности и заполнению впадин микропрофиля объемом сдеформированных гребешков.

Применение природных алмазов для обработки ППД качественно изменяет этот процесс. Создается возможность получить исключительно высокий класс чистоты поверхности почти на всех пластичных металлах и сплавах любой твердости. Усилие, с которым осуществляется процесс выглаживания алмазом, позволяют обрабатывать тонкостенные и маложесткие изделия при этом упрочняется поверхностный слой и в нем образуются остаточные сжимающие напряжения. Все это становится возможным благодаря исключительным физико-механическим и эксплуатационным свойствам алмаза, как инструментального материала.

Исторические факты

Первые исследования процесса были выполнены И. Холлом. Холл для исследования процесса выглаживания использовал алмазные инструменты с цилиндрической и сферической рабочими поверхностями. Исследования Холла показали, что в процессе выглаживания непосредственно перед инструментом по бокам и под ним происходит сжатие и пластическая деформация металла, который после прохода инструмента разгружается от напряжений не превышающих предел упругости. Впадины, находящиеся между гребнями микронеровностей, если они не очень глубоки, заполняются металлом гребней текущим в результате воздействия инструмента.

Эксплуатационные свойства алмазов

Алмаз обладает высокой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности его более, чем в два раза превышает коэффициент теплопроводности твердого сплава ВК8, в пять раз выше, чем стали Р18 и сплава Т15К6, десятки раз превышает коэффициент теплопроводности минералокерамики. Высокая теплопроводность алмаза при использовании его в качестве инструментального материала обеспечивает хороший теплоотвод из зоны обработки, вследствие чего на контактных поверхностях имеют место сравнительно меньшие температуры, чем при выглаживании другими инструментальными материалами. Благоприятный термический режим в области контакта создается также благодаря высокой теплоемкости алмаза.

Кристалл алмаза обладает низким коэффициентом трения по металлической поверхности (около 0,05). Исключительно высокая чистота, с которой может быть отполирована его рабочая поверхность, чрезвычайная прочность и износоустойчивость, делают алмаз незаменимым инструментальным материалом для выглаживания.

Вибронакатывание

В основе процесса вибродинамического накатывания — образование регулярно расположенных углублений в отличие от ранее рассмотренных лежит не резание, а холодное пластическое деформирование обрабатываемого материала. Основной особенностью этого способа является сочетание раскатывающего действия, характерного для большинства способов поверхностного пластического деформирования (ППД), с ударным. В результате доля остаточной деформации возрастает, что приводит, при прочих равных условиях, к более значительному упрочнению как по степени, так и по глубине залегания упрочненного слоя металла.

Режим ударного вибронакатывания определяется следующими параметрами: усилием ударного вдавливания инструмента (шариков, бойков сферической формы), частотой вращения заготовки, подачей деформирующего инструмента, числом двойных ходов деформирующего элемента и его диаметром. Варьируя значения этих параметров, можно создавать различные системы углублений, различающиеся их числом на единицу площади обрабатываемой поверхности, площадью, занимаемой углублениями относительно номинальной, формой и глубиной углублений и их взаимным расположением. Таким образом, управляя образованием углублений, можно создавать системы с не касающимися, частично перекрывающими одна другую лунками и одностороннее динамическое воздействие на заготовку и элементы станка, что ограничивает возможность его применения для обработки маложестких и неравножестких деталей, приводит к снижению жесткости станков, появлению шума.

Особенности метода

ППД алмазными инструментами дает хорошие результаты при обработке почти всех металлов. Исключением являются детали из титана. Наибольшее влияние на шероховатость упрочненной поверхности, как и при обкатке, оказывает радиальное усилие. Оптимальное значение этого усилия зависит от механических свойств металла, от формы и размеров инструмента и других параметров процесса. Для расчета оптимального значения радиального усилия Г. И. Чекиным получена формула:

$P=kH_{D}\left({\frac {DR_{C}}{D+R_{C}}}\right)$

где k — коэффициент, определяемый опытным путем, равный 0,0013 для закаленных сталей и 0,008 для незакаленных сталей; H — твердость обрабатываемой поверхности в Н/мм²; D — диаметр обрабатываемого изделия; RC — радиус сферы рабочей поверхности инструмента.

Для ППД алмазными инструментами характерны сравнительно небольшие значения силы, которые в общем случае находятся в пределах от 50 до 300 Н. Важным параметром процесса выглаживания является подача, которая обычно берется в пределах от 0, 005 до 0,10 мм/об. Скорость выглаживания практически не влияет на микрорельеф упрочненной поверхности. Однако, при больших скоростях могут возникнуть вибрации, ухудшающие качество обработки и снижающие стойкость инструмента.

Литература

Л. Г. Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. — М.: Машиностроение, 1987. — 328 с.
В. Б. Сахов, Ю. П. Лебедев, О. А. Парманин, О. И. Соколов. Ударное вибрационное накатывание. В кн.: Прикладная механика в приборостроении. — Л., 1976.
Ю. Г. Шнейдер. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. — Л.: Машиностроение, 1972. — 230 с.
В. М. Торбило. Алмазное выглаживание. — М.: Машиностроение, 1972. — 105 с.

Ссылки

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.