ТЕХНОЛОГИЯ  ОБРАБОТКИ  ОТВЕРСТИЙ  В  ЖАРОПРОЧНЫХ  СПЛАВАХ  И  КОНТРОЛЬ  ШЕРОХОВАТОСТИ  ПОВЕРХНОСТИ

Чепчуров  Михаил  Сергеевич

д-р  техн.  наук,  проф,  БГТУ  им.  В.Г.  Шухова  Белгород,  Россия,

E-mail: 

Горбачев  Игорь  Александрович

аспирант,  БГТУ  им.  В.Г.  Шухова  Белгород,  Россия,

E-mail: 

TECHNOLOGY  OF  PROCESSING  OF  OPENINGS  IN  HEAT  RESISTING  ALLOYS  AND  CONTROL  OF  THE  ROUGHNESS  OF  THE  SURFACE

ChepchurovMikhail  Sergeyevich

dr.  Sc.  science,  professor  BSTU  V.G.  Shukhova,  Belgorod,  Russia

Gorbachev  Igor’  Alexzandrovich

graduate  student  BSTU  V.G.  Shukhova,  Belgorod,  Russia

АННОТАЦИЯ

Рассматривается  протягивание  как  способ  повышения  качества  и  восстановления  отверстий  малого  диаметра  в  жаропрочных  сплавах.Применение  для  контроля  шероховатости  специального  устройства.

ABSTRACT

The  drawing  as  a  way  of  improvement  of  quality  and  restoration  of  openings  of  small  diameter  in  heat  resisting  alloys  is  considered.  Application  for  control  of  a  roughness  of  the  special  device.

Ключевые  слова:  протягивание;  жаропрочный  сплав;  отверстие;  устройство  бесконтактного  определения  шероховатости  отверстия.

Keywords:drawing;  heat  resisting  alloy;  opening;  device  of  contactless  definition  of  a  roughness  of  an  opening.

Получение  отверстий  малых  диаметров  в  ответственных  деталях  из  твердых  или  жаропрочных  сплавов  имеет  ряд  определенных  особенностей.

Чем  сложнее  задача  обработки  элементов  деталей  механическим  способом  (высокие  физико-механические  свойства  материала,  малые  размеры  полостей,  острые  углы  наклона  оси  отверстий  к  поверхности  детали)  тем  более  целесообразно  применять  отличные  способы.

В  настоящее  время  для  обработки  отверстий  малых  диаметров  в  труднообрабатываемых  сплавах  существует  несколько  распространённых  методов:  электроэрозионная  обработка,  лазерная  обработка;  гидроабразивная  резка;  электрохимическая  обработка  и  т.  д.  [3].

Поэтому  сегодня  перед  специалистами  стоит  задача  изыскания  новых  высокоэффективных  процессов  электроэрозионной  обработки.

Электроэрозионная  обработка  является  дорогостоящей.  Рассмотрим  возможность  применения  сверления  отверстий  малого  диаметра  cпоследующим  доведением  или  восстановлением  поверхности  при  помощи  специальной  режуще-деформирующей  протяжки.

Сущность  гибкой  протяжки  заключается  в  том,  что  она  содержит  гибкий  вал-трос  с  установленными  на  нём  рабочими  элементами,  имеющими  стружкоразделительные  канавки  расположенные  в  шахматном  порядке,  связанными  по  торцам  между  собой  за  счет  соответствующих  друг  другу  по  форме  и  размерам  выступов  и  впадин.  Протяжка  снабжена  деформирующим  элементом,  размещенным  после  последнего  рабочего  элемента  и  выполненным  в  виде  шарика  усеченного  по  двум  параллельным  плоскостям.  Материал  гибкого  вала-троса  выбирается  с  учетом  силы  резания.

Задачей,  на  решение  которой  направлена  полезная  модель,  является  создание  устройства  позволяющего  повысить  качество  обрабатываемой  поверхности  за  счет  снижения  шероховатости,  и  исправления  отклонения  формы,  а  так  же  повысить  эффективность  производства  за  счет  возможности  сбора  стружки  в  процессе  обработки.

Поставленная  задача  решается  за  счет  того,  что  стружкоразделительные  канавки  располагаются  в  шахматном  порядке  и  протяжка  снабжена  деформирующим  элементом,  размещенным  после  последнего  рабочего,  выполненным  в  виде  шарика  усеченного  по  двум  параллельным  плоскостям,  при  этом  все  рабочие  и  деформирующий  элементы  связаны  между  собой  за  счет  соответствующих  друг  другу  по  форме  и  размерам  выступов  и  впадин,  а  материал  гибкого  вала-троса  выбирается  с  учетом  зависимости  Р_пр<σ_доп<Р_рез.

Предлагаемая  протяжка,  предназначена  для  протягивания  фильер  в  устройствах  для  получения  базальтовых  волокон,  диаметр  которых  находится  в  пределах  2—0,8  мм.  В  связи  с  большим  гидростатическим  давлением  и  высокой  температурой  расплава  базальта,  из  которого  получают  волокно,  устройство  для  получения  базальтовых  волокон  изготавливают  из  драгоценных  и  редкоземельных  материалов,  например  сплава  ПлРд-20ДУ  [1].

Первоначально  в  устройстве  для  получения  базальтовых  волокон,  которое  представляет  собой  плиту  с  фильерами  (сквозными  отверстиями)  после  сверления,  фильеры  обрабатывают  протягиванием.  Затем  в  процессе  изготовления  базальтового  волокна  изменяется  форма  и  шероховатость  внутренней  поверхности  фильер,  что  приводит  к  ухудшению  качества  волокна. 

Используя  предлагаемую  протяжку  можно  восстановить  состояние  поверхности  фильеры,  его  форму,  изменить  диаметр  и  в  дальнейшем  получать  волокно  требуемого  качества  и  диаметра.

Повышение  качества  обрабатываемой  поверхности  выражается  в  снижении  шероховатости  и  исправлении  формы  поверхности.  Снижение  шероховатости  достигается  за  счет  наличия  деформирующего  элемента,  который  в  процессе  протягивания  «сглаживает»  выступы  шероховатости,  остающиеся  после  режущих  элементов.  Кроме  того,  совокупность  конструктивных  признаков:  гибкость  вала-троса  и  наличие  связи  между  элементами  за  счет  соответствующих  друг  другу  по  форме  и  размерам  выступов  и  впадин  на  торце  каждого  элемента  обеспечивают  исправление  криволинейности  оси  фильеры  (отклонения  формы).

В  связи  с  тем,  что  материал  обрабатываемой  детали,  сплав  драгоценных  и  редкоземельных  элементов,  имеющий  высокую  стоимость,  необходим  возврат  материала  после  обработки,  что  обеспечивается  конструктивными  особенностями  выполнения  деформирующего  элемента  и  расположением  стружкоразделительных  канавок  режущих  элементов  в  шахматном  порядке.

Выбор  материала  вала-троса  определяется  по  следующей  зависимости  Р_пр<σ_доп<Р_рез,  где  Р_пр  —  усилие  протягивания  резания;  σ_доп  —  допустимое  усилие  на  разрыв  вала;  Р_рез  —  сила  резания.  Это  дает  возможность  получить  оптимальное  значение  σ_доп  и  выбрать  материал  вала-троса.

Контроль  шероховатости  обрабатываемой  поверхности  осуществляем  с  помощью  специального  устройства  [4].

Устройство  бесконтактного  определения  шероховатости  отверстий  содержит  корпус  с  расположенной  в  нём  оптической  системой.  Оптическая  система  включает  в  себя  электронный  блок  электрически  связанный  с  матрицей  с  положительно-зарядной  связью.  В  корпусе  на  его  торце  установлен  объектив,  к  нему  через  переходник  закреплен  световод,  рабочий  торец  которого  имеет  срез  под  углом  45⁰.  На  кольцевом  торце  переходника  равномерно  размещены  осветители,  в  количестве  не  менее  3х  штук.  Электронный  блок  состоит  из  видеоусилителя  и  связанного  с  ним  аналого-цифрового  преобразователя  с  контроллером  последовательного  действия.  Электронный  блок  последовательно  соединён  с  модулем  обработки  информации  о  микрорельефе  [2].

Принцип  действия  устройства  бесконтактного  определения  шероховатости  отверстий,  заключается  в  следующем:  световой  поток  8  от  осветителей  (рис.  1),  размещенных  на  кольцевом  торце  переходника,  падает  на  поверхность  13.  Равномерное  расположение  осветителей  8  обеспечивает  наиболее  точное  освещение  внутренней  поверхности  13.  Кроме  того,  их  количество  не  менее  трех  дает  возможность  идентифицировать  поверхность  13.  Через  световод  7  рабочий  торец,  которого  имеет  срез  под  углом  45⁰,  необходимый  для  преломления  света  и  объектив  5  на  поверхности  матрицы  4  с  положительной  зарядовой  связью  формируется  изображение  микрорельефа  внутренней  поверхности  отверстия  [5].

Матрица  с  положительной  зарядовой  связью  образует  изображение  микрорельефа  в  электрический  сигнал,  который  обрабатывается  электронным  блоком  3,  содержащим  видеоусилитель  9  и  аналого-цифровой  преобразователь  10  с  контроллером  последовательного  действия  11.  Контроллер  последовательного  действия  передаёт  через  модуль  обработки  информации  12  данные  об  изображении  микрорельефа  поверхности  в  компьютер,  который  с  помощью  специального  программного  обеспечения,  по  фрактальным  зависимостям,  идентифицирует  микрорельеф  и  определяет  величину  микронеровностей  на  внутренней  поверхности  отверстия,  и  отображает  на  экране  её  числовое  значение  [4;  6].

Рисунок  1.  Устройство  бесконтактного  определения  шероховатости  поверхности

Таким  образом,  целесообразно  применять  для  обработки  глубоких  отверстий  в  жаропрочных  сплавах,  сверление  с  последующим  протягиванием,  а  контроль  шероховатости  внутренней  поверхности  отверстий  с  заданной  точностью  осуществлять  прибором  предложенным  авторами  статьи.

Список  литературы:

1.Горбачев  И.А.,  Чепчуров  М.С.,  Богданова  Т.В.  Гибкая  протяжка  для  обработки  отверстий  малого  диаметра.  —  патент  на  полезную  модель  RUS  123357,  11.04.2012  .

2.Егунов  О.В.,  Чепчуров  М.С.  Устройство  бесконтактного  измерения  шероховатости  поверхностей  деталей  сложной  формы  //  Сборник  научных  трудов  SWorld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2010.  —  №  4  Т.  5.  —  С.  24а—25.

3.Чепчуров  М.С.,  Горбачев  И.А.  Обработка  отверстий  малых  диаметров  в  жаропрочных  сплавах  //  Ремонт,  восстановление,  модернизация.  —  2012.  —  №  10.  —  С.  06—10.

4.Чепчуров  М.С.,  Архипова  Н.А.,  Горбачев  И.А.  Устройство  бесконтактного  определения  шероховатости  отверстий  малого  диаметра.  —  патент  на  полезную  модель  RUS  109549,  18.05.2011.

5.Чепчуров  М.С.  Контроль  и  регистрация  параметров  механической  обработки  крупногабаритных  деталей.  —  монография  изд.  —  Белгород:  БГТУ,  2008.  —  232  с.

6.Челядинов  Д.В.,  Чепчуров  М.С.  Реализация  прибора  подсистемы  контроля  шероховатости  в  АСУ  контроля  параметров  технологического  процесса  механической  обработки  отверстий  малого  диаметра  //  Вестник  Тамбовского  университета.  Серия:  Естественные  и  технические  науки.  2007.  Т.  12.  №  1.  —  С.  102—104.