Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

к.т.н. Урбанюк Є.А., Гордєєв О.А.

Хмельницький національний університет

КОНСТРУКЦІЯ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ГІДРОДРОБОСТРУМЕНЕВОГО ЗМІЦНЕННЯ ФАСОННИХ ІНСТРУМЕНТІВ

Важливою проблемою машинобудування на сучасному етапі є підвищення якості, надійності і довговічності продукції, що випускається, а також і окремих вузлів та деталей. Основні покажчики машин і пристроїв - їх надійність і ККД, які в значній мірі визначаються експлуатаційними властивостями деталей та інструментів, а також з’єднань (границею витривалості, корозійною зносостійкістю, коефіцієнтом тертя, контактною жорсткістю, міцністю посадок, герметичністю з’єднань). Експлуатаційні властивості характеризуються станом поверхневого шару деталей та інструментів, що визначається технологією їх виготовлення [1].

З метою збільшення надійності і довговічності деталей машин, шляхом надання їх поверхневому шару необхідних фізико-механічних властивостей, в наш час в машинобудуванні широко використовують різні методи поверхневого пластичного деформування (ППД), які є одним з найбільш простих і ефективних методів зміцнення. В результаті зміцнення деталей поверхневим пластичним деформуванням в поверхневому шарі деталей, що обробляються, відбуваються структурні зміни, підвищуються його твердість і міцність, утворюються сприятливі залишкові напруження стиску, які зсувають критичні напруження в область білиш високих значень, а також сповільнюють процес зародження і розвиток мікротріщин, понижується шорсткість оброблених поверхонь. Крім того залишкові напруження стиску понижують чутливість поверхні деталі до локалізації напружень від зовнішніх зусиль поблизу конструктивних і технологічних концентраторів. Все це сприяє підвищенню надійності і довговічності деталей, що особливо підвладні в просесі експлуатації циклічним навантаженням [1].

Приймаючи до уваги вищезазначене, а також у зв’язку з переходом виробництва на серійний та дрібносерійний тип виникає потреба в проектуванні ефективного обладнання із зниженими енерговитратами i низькою металоємністю, тому пропонується пристрой для гідродробоструменевого зміцнення деталей та інструментів в основу конструкції яких покладено вібраційний гідропульсатор для отримання пульсуючого струменю рідини з високим динамічним напором без циркуляції крізь насосну станцію [2].

Завдяки пульсуючому струменю рідини дріб подається порційно, що зменшує втрати енергії удару в результаті уникнення взаємодії кульок між собою, і продуктивність обробки значно підвищується.

Конструкція установки (рис.1) складається з рами 1, на якій закріплено вібратор 2, з'єднаний з мембраною 3. Камера 4 утворює з мембраною 3 гідропульсатор з насадком 5, в якому існують отвори 6 для засмоктування рідини.

В насадку 5 встановлена сітка 7 за допомогою гайки 8, та сопло 9, на якому розташована трубка 10 з отворами. На трубці 10 встановлено кільце 11 із розділяючою сіткою 12. На корпусі 4, при допомозі насадка 5, закріплена ванна 13 і закрита кришкою 14. Оброблюваний виріб 15 встановлений у шпиндель 16, який зв'язаний з двигуном–редуктором 17, який закріплений на кришці 14. Кульки 18 знаходяться на розділяючий сітці 12.

Робота установки відбувається наступним чином: на розділюючу сітку 12 засипається дріб 18. В ванну 13 заливається робоча рідина. У шпиндель 16 встановлюється оброблюваний виріб 15. Вмикання вібратора 2 викликає зворотно-поступальний рух мембрани 3. При ході мембрани 3 вниз рідина засмоктується крізь сітку 7 та отвори 6 у камеру 4. Дріб 18 потрапляє у сопло 9. При ході мембрани уверх виникає надлишковий тиск рідини, що утворює

Рис. 1 – Установка для гідродробоструменевого зміцнення
інструментів та деталей машин: 1 – рама; 2 – вібропривод; 3 – мембрана; 4 – камера; 5 – насадок; 6 – отвори; 7 – сітка; 8 – гайка; 9 – сопло; 10 – трубка; 11 – кільце; 12 –розділююча сітка; 13 – ванна; 14 – кришка; 15 – оброблюваний виріб; 16 – шпіндель; 17 – двигун-редуктор; 18 – кульки

струмінь завдяки якому дріб виштовхується крізь трубку 10 на виріб 15. При подальшій роботі вібратора 2 цикл повторюється і таким чином здійснюється поверхневе зміцнення виробу 15. Завдяки періодичності викиду порцій дробу зменшується розсіювання енергії при співударі дробинок між собою при відскоку від деталі. Завдяки повiльному обертанню шпинделя відбувається рiвномiрна обробка всієї поверхнi виробу.

Для зменшення втрат енергії рідини в насадку його внутрішня поверхня може бути виконана осьосиметрично за умовою експонентності.

У результаті гідродробоструменевого зміцнення інструмента забезпечується округлення ріжучих крайок, зменшення шорсткості ріжучих крайок і поверхонь леза, утворення стискаючих залишкових напруг у поверхневому шарі [1]. Перераховані зміни сприятливо впливають на міцність,

Рис. 2 – Залежність величини радіусу ріжучої кромки дослідного різця з швидкорізальної сталі Р6М5 від часу обробки при різних діаметральних розмірах кулькових тіл

зносостійкість і вібростійкість, а через них - на кількісні характеристики безвідмовності й довговічності інструмента. Наприклад, при чорновому й напівчистовому точінні заготівель із вуглецевих і легованих сталей середній період і середнє число періодів стійкості підвищуються в 1,5...2,0 рази, коефіцієнт варіації стійкості знижується в 1,5...2,5 рази, повний середній період стійкості підвищується в 2,0...3,0 рази.

Література:

1. Підвищення надійності деталей машин поверхневим пластичним деформуванням /І. С. Афтаназів, А. П. Гавриш, П. О. Киричок, П. П. Мельничук, Є. С. Попов, В. В. Третько: Навчальний посібник. – Житомир: ЖІТІ, 2001. – 516 с.

2. Пат. на корисну модель 36441 України, МПК В24В 5/00. Пристрій для гідродробоструменевого зміцнення фасонних інструментів / Р.І. Сілін, А.І. Гордєєв, О.А. Гордєєв (Україна); Хмельницький нац. ун-тет. – u200808743; Заяв. 16.05.2007; Опубл. 27.10.2008, Бюл. №20. – 3с.