Обработка длинных маложестких валов (стр. 1 из 3)

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Научно-исследовательская работа на тему:

«Обработка длинных маложестких валов»

Студент: Порошина В.В.

Группа: ТМ-502

Руководитель: Солдатов А.А.

Преподаватель: Бобровский А.В.

Тольятти 2006 г.

1. Описание ситуации

Финишная обработка длинных валов (отношение длины к диаметру более 10) является одной из наиболее трудоемких операций. Это связано с малой жесткостью заготовки, вибрациями, сложностью достижения заданного качества, точности и производительности, а также с отсутствием необходимого оборудования.

Для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей обычно применяют различные подводимые опоры (например, люнеты), повышающие жесткость заготовки. При этом схема установки люнетов, их конструкция, характер закрепления, выбор технологических баз оказывают решающее влияние на производительность обработки и точность диаметральных размеров вала.

2. Анализ описанной ситуации

Для упрощения финишной обработки длинных валов требуется установка люнета.

Анализ различных схем обработки показывает, что наибольшей трудоемкостью, с точки зрения выбора конструкции и мест установки люнетов, а также их настройки, отличается обработка валов в центрах. Выбор наружной поверхности вала в качестве технологической базы позволяет повысить производительность и точность обработки. Аналогом базирования валов по наружной поверхности является обработка на бесцентрово-шлифовальных станках. Но у данного метода существуют следующие недостатки:

- быстрое засаливание абразивных кругов (особенно при обработке незакаленных сталей);

- шаржирование обрабатываемой поверхности;

- ограниченная длина заготовки, обусловленная биением ее свободных концов, выходящих за пределы зоны шлифования;

- малая глубина резания.

Существует прогрессивный и экономичный метод финишной обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформирование (ППД) роликами. Такой метод позволяет получить высокое качество поверхностного слоя и минимальную шероховатость обработанной поверхности, сопоставимую с достигаемой при хонинговании и суперфинишировании.

3. Поиск информации

Задача этапа - обеспечить достаточную полноту и достоверность исследования путем тщательного отбора и анализа патентно-технической информации.

Таблица 1

Научно – техническая документация, отобранная для анализа

Источник	Название статьи, автор	Содержание
Пат. 2247016 РФ, МПК В 23 Р 23/04	Способ комбинированной режуще-деформирующей обработки и устройство для его осуществления	Метод финишной обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформированиероликами. Такой метод позволяет получить высокое качество поверхностного слоя и минимальную шероховатость обработанной поверхности, сопоставимую с достигаемой при хонинговании и суперфинишировании.
Журнал: «Вестник машиностроения»	«Комбинированная обработка длинных валов» Я. Н. Отений, Н. И. Никифоров, А. И. Журавлев.	Для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей применяют подводимые опоры, повышающие жесткость заготовки. Схема установки опор, их конструкция, характер закрепления, выбор технологических баз оказывают решающее влияние на производительность обработки и точность диаметральных размеров вала.
Журнал: «Технология машиностроения»	«Оптимизация режимов резания при точении нежестких валов» Гаврилов В. А., Гребень В. Г.	При точении нежестких валов часто возникают колебания технологической системы. "Слабым" звеном системы является заготовка. Характеристики жесткости и демпфирования заготовок. Основными видами колебаний являются вынужденные колебания и автоколебания и являются переменными.

4. Выбор технического решения

Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся в графе 3 табл. 1, а также по текстам патентных описаний, статей, приходим к выводу, что для повышения производительности и качества обработки длинных цилиндрических поверхностей применяем прогрессивный и экономичный метод обработки, сочетающий в себе резание и поверхностное пластическое деформирование (ППД) роликами.

5. Описание

Между двумя обкатниками 1 и 4, установленными соосно, расположена резцовая головка 8. Обкатники приводятся во вращение посредством зубчатых венцов 7, которые зацепляются с зубчатыми колесами 2, установленными на приводном валу 3. Деформирующие ролики 5, размещенные в обкатниках, вращаются в результате фрикционного взаимодействия с опорными конусами 6.

Ролики, нагруженные в осевом направлении постоянным усилием Q, вращают обрабатываемую заготовку 9. Подача последней в продольном направлении осуществляется самозатягиванием благодаря установке роликов под углом

к ее оси. Перед началом обработки (при включенном приводе вала 3) заготовка правым концом подводится к роликам обкатника 1, захватывается их коническими фасками и под воздействием усилия самозатягивания перемешается вправо. Затем она входит в контакт с резцами головки 8 (при этом удаляется припуск), после чего обкатник 4 окончательно обрабатывает ее методом ППД.

Рис. 1. Схема комбинированной обработки длинного вала

Обкатник 1 предназначен только для создания крутящего момента и самозатягивания заготовки, а обкатник 4 — для окончательной упрочняющее-чистовой обработки. При указанной схеме осуществляется обработка валов напроход, что создает предпосылки для автоматизации процесса. Для обеспечения надежного совмещенного процесса (резания и ППД) крутящий момент, создаваемый роликами обкатников, должен превышать крутящий момент, возникающий при резании.

6. Вывод

Данный метод комбинированной обработки позволяет повысить производительность и качество обработки длинных цилиндрических поверхностей.

7. Комбинированная обработка длинных валов

Для обеспечения ППД максимальное напряжение в области контакта должно превышать предел текучести. Тангенциальное усилие

деформирования, создающее крутящий момент, преодолевающий тангенциальную составляющую

силы резания,

(1)

где

— радиальная составляющая усилия деформирования, создаваемая одним роликом; f — коэффициент трения в контакте роликов с заготовкой; Z — число роликов в обкатнике.

Тангенциальная составляющая силы резания

(2)

где

— коэффициенты, выбираемые по справочнику [2]; S — подача заготовки, мм/об; t — глубина резания, мм; v — скорость резания (обкатывания), мм/мин;

— в Н.

Решая совместно уравнения (1) и (2), получим значения максимально возможных глубины резания и подачи для заданных условий обработки:

(3)

(4)

где

— коэффициент запаса, обеспечивающий стабильность процесса обработки;

— число резцов в резцовой головке.

Графики, соответствующие выражениям (3) и (4), приведены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимости глубины t резания (а) и подачи S (б) от числа Z роликов в обкатнике (

= 2;

= 0,8)