Прокопец Г.А., Прокопец А.А.

ДГТУ

Технологическая наследственность при вибрационной обработке

Качество любого изделия обеспечивается как на этапе его проектирования, так и на этапе изготовления. Причем на этапе изготовления качество изделия определяется в основном надежностью технологического процесса, то есть его свойством обеспечивать изготовление изделия требуемого качества в заданном объеме, сохраняя во времени установленные требования к его качеству.

При механической обработке деталей их качество в конкретный момент времени определяется не только последней операцией, но и особенностями предшествующих ей операций, то есть необходимо рассматривать все операции технологического процесса (ТП) во взаимосвязи, начиная с получения заготовки и заканчивая финишной обработкой детали .

Одной из разновидностей финишной обработки деталей является вибрационная обработка (ВиО). Классическая схема ВиО представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема процесса вибрационной обработки: 1 - рабочая камера; 2 - пружины; 3 - дебалансный вибратор; 4 - основание; 5 - шланги для подачи и слива ТЖ; 6 - помпа; 7 - бак-отстойник

В рабочую камеру 1, установленную на упругих элементах 2 на основании 4, внавал загружаются обрабатываемые детали с рабочей средой. Конструкция дебалансного вибратора 3 такова, что он заставляет массу загрузки не только вибрировать, то и совершать достаточно медленное циркуляционное движение. Обработка происходит при постоянной промывке массы загрузки технологической жидкостью.

Технологический процесс вибрационной обработки – это сложная, динамически изменяющаяся система. Для вибрационной обработки необходимо рассматривать две группы параметров, наследуемых в ходе ТП. Это параметры, связанные с состоянием материла детали (заготовки), и геометрические показатели.

Так как вибрационная обработка относится к классу безразмерных видов обработки, то из геометрических параметров нас интересуют только микрогеометрические параметры, то есть параметры шероховатости заготовки, поступающей на операцию ВиО (R_a, R_max, опорные кривые). Чаще всего ВиО используется как отделочная, упрочняющая или отделочно- упрочняющая обработка. При этом инструментальное воздействие производится только на поверхностный слой материала, поэтому требования к детали по точности размеров, формы, взаимного расположения поверхностей должны быть обеспечены на предыдущих операциях, так как уточнения по этим показателям качества при виброобработке не происходит.

Из параметров, связанных с состоянием материала заготовки, влияние на процесс ВиО в зависимости от поставленных задач оказывают фазовый состав, параметры, характеризующие упрочнение поверхностного слоя (степень и глубина упрочнения поверхностного слоя заготовки), а также его напряженное состояние (знак и распределение остаточных напряжений) и др.

Рассмотрим каждую из этих групп параметров.

Заданная шероховатость заготовки, поступающей на операцию ВиО, является одним из параметров определяющих зернистость абразива (рабочей среды) при виброабразивной обработке или диаметр стальных шаров при виброударной обработке, режим и время обработки. Разброс параметров шероховатости в партии заготовок приводит к нарушению стабильности технологического процесса и снижению качества детали. Например, если шероховатость поверхности заготовки, поступающей на операцию ВиО ниже, чем заданная, то при абразивной обработке это может привести к недопустимому скруглению кромок детали, а при виброударной обработке – к перенаклепу. Если шероховатость заготовки выше заданной, это может привести к выходу параметров полученной шероховатости за пределы допуска и к повышенному износу рабочей среды, а при упрочняющей обработке еще и к уменьшению величины упрочнения и глубины залегания остаточных напряжений.

Состояние материала заготовки, в особенности его поверхностного слоя, также оказывает значительное влияние на надежность технологического процесса. Отклонения от фазового состава, дисперсности, неравномерность отдельных структурных составляющих или целых зон поверхности по твердости (например, неравномерность структуры в связи в нарушением технологии при получении исходной заготовки или зоны прижогов после предварительного шлифования) вызывает увеличение разброса высотных параметров шероховатости, а также неравномерность упрочнения на различных участках поверхности детали и в неблагоприятном случае может привести даже к перенаклепу упрочненных на предыдущей операции участков. Может отличаться отражательная способность отдельных зон обработанной поверхности.

Таким образом, игнорирование влияния технологической наследственности может привести к снижению надежности ТП, поэтому ее учет является одной из важнейших задач при проектировании ТП вибрационной обработки.