ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЛОЖНОПРОФИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБ

Современные машины и механизмы являются сложными наукоемкими изделиями. Их эксплуатационные характеристики зависят от многих факторов: качества используемых материалов, точности изготовления отдельных деталей и точности сборки и т.д. Поэтому постоянное повышение качественных показателей и повышение производительности при изготовления машин является одной из задач технологии машиностроения.

При изготовлении изделий машиностроения также следует учитывать, что их работоспособность зачастую определяется качеством резьбовых соединений. Применение резьбы в механизмах направлено на решение трех основных задач: создание неподвижных соединений, обеспечивающих точную фиксацию относительного положения деталей в сборке, создание подвижных соединений, предназначенных для преобразования вращательного движения в поступательное и для создания значительных осевых усилий.

В зависимости от решаемой задачи к резьбовым соединениям предъявляются различные требования. Неподвижные соединения должны обеспечивать статическую и усталостную прочности, надежную фиксацию, а также возможность разборки при ремонте механизма [3]. Соединения, предназначенные для преобразования вращательного движения в поступательное должны обеспечивать точность перемещений и, следовательно, должны быть без люфта или иметь значение. Соединения для создания (передачи) усилий выдерживают многократно нагрузки растяжения-сжатия.

Следует отметить, что качественным показателем подвижных соединений является их износостойкость [3].

В зависимости от перечисленных требование к резьбовым соединениям выбирают марки материалов, методы изготовления и виды резьбы.

Обеспечение вышеуказанных показателей не всегда возможно осуществить посредством конструкторских решений, поэтому возникает необходимость в разработке новых технологий получения резьбовых деталей, позволяющих стабильно обеспечивать комплекс параметров качества.

Остановимся на рассмотрении проблемы для нарезания внутренних резьб неподвижных соединений.

При нарезании внутренней резьбы было замечено ряд типичных дефектов, а именно: неполный профиль, перекос, задиры на поверхности, люфт в паре винт-гайка, а так же конусность резьб. Причинами возникновения данных дефектов является: затупление инструмента, перекос метчика при врезании, малая величина переднего угла метчика, недостаточная длина заборного конуса, низкое качество СОЖ, высокая вязкость материала заготовки, неправильная установка инструмента и т.д.

Следует отметить, что данные дефекты оказываю негативное влияние на параметры машины во время эксплуатации и последующего ремонта.

Анализируя дефекты, возникающие при нарезании внутренних резьб, можно утверждать, что качество получаемой резьбы во многом зависит от состояния контактных поверхностей зубьев сложнопрофильного инструмента. В свою очередь состояния контактных поверхностей зубьев сложнопрофильного инструмента зависит от метода окончательной обработки, который позволит исправить дефекты инструмента и получить наивысшее качество обработанной поверхности. Это позволит увеличить стойкость инструмента и уменьшить издержки при обработке.

Одним из эффективных методов окончательной обработки резьбонарезного инструмента является магнитно-абразивное полирование (МАП).

Процесс магнитно-абразивного полирования заключается в том, что порошковая ферромагнитная абразивная масса, уплотненная энергией магнитного поля, осуществляет абразивное воздействие на обрабатываемую деталь [4], при этом последней придают необходимые для обработки движения – вращательное, осциллирующее и возвратно-поступательное (если это возможно) [2].

Обработка по данному методу представляет собой ориентированное и избирательное абразивное микрорезание и микровыглаживание. Сущность этого процесса состоит в том, что при сравнительно больших величинах микровыступов, зерна порошка контактируют преимущественно с вершинами гребешков, являющихся концентраторами магнитных силовых линий. Каждый рабочий элемент (зерно) в магнитном поле устанавливается наибольшей осью по направлению к обрабатываемой поверхности. При износе и затуплении вершин происходит переориентация элемента таким образом, что вновь образовавшаяся наибольшая ось направляется вдоль магнитных силовых линий [2]. В результате обработка поверхности детали производится острыми кромками, т.е. имеет место процесс ориентированного абразивного резания [1, 5,]. Указанная особенность магнитно-абразивного полирования имеет огромные преимущества перед традиционными методами отделочных операций [2].

Одним из основных преимуществ магнитно-абразивного полирования по сравнению с традиционными методами является возможность формирования микрогеометрических параметров сложнопрофильного инструмента. Указанное преимущество позволило исследователям данного процесса предложить технологию магнитно-абразивного полирования резьбонарезного инструмента (рисунок 3), в которой учтены все функциональные особенности каждого рабочего участка метчика, обозначенные выше [2].

Рисунок 1. Технология магнитно-абразивного полирования резьбонарезного инструмента: 1 – метчик; 2 – заборный участок; 3 – калибрующий участок; 4 – ведущий участок; 5 – полюсные наконечники; 6 – электромагнитные катушки; 7 – магнитно-абразивная масса; l_рп – рабочее пространство; δ – рабочий зазор; t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆ – время магнитно-абразивного полирования.

Предложенная технология подготовки резьбонарезного инструмента позволяет вместо одного стандартного комплекта, состоящего из трех метчиков, использовать один, улучшить качество обработанной поверхности, повысить стойкость режущего инструмента в 2-3 раза, а также обеспечить значительную экономию быстрорежущей стали и снизить трудоемкость операции резьбонарезания [2].

Метод магнитно-абразивного полирования (МАП) обладает колоссальным технологическим потенциалом. Уникальное сочетание совместного воздействия импульсов магнитного поля на структуру материала и "мягких" режимов удаления дефектного поверхностного слоя дает возможность магнитно-абразивным способом сформировать поверхность сложнопрофильного инструмента для нарезания внутренних резьб с минимальным количеством дефектов и высокими эксплуатационными свойствами - сопротивлением коррозии, износу и механическим нагрузкам [4] и тем самым повысить качество нарезаемой резьбы.

Список литературы:

1. Акулович, Л.М., Сергеев, Л.Е., Лебедев, В.Я. Основы магнитно-абразивной обработки металлических поверхностей / Л.М. Акулович, Л.Е. Сергеев, В.Я. Лебедев – Минск: БГАТУ, 2012. – с. 316.
2. Кексин, А.И. Технология магнитно-абразивного полирования резьбонарезного инструмента / Инновации на транспорте и в машиностроении: сборник трудов IV международной научно-практической конференции. Том III / под ред. Максарова В.В. - СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2016. – с. 58-61.
3. Прокофьев, А.Н. Технологическое обеспечение и повышение качества резьбовых соединений: Брянский государственный технический университет: дис. канд. техн. наук. – Брянск, 2008. – с. 5.
4. Хомич, Н.С. Магнитно-абразивная обработка изделий: монография / Н.С. Хомич. - Минск.: БИТУ, 2006. – с. 218.
5. Ящерицын, П.И., Забавский, М.Т., Кожуро, Л.М., Акулович, Л.М. Алмазно-абразивная обработка и упрочнение изделий в магнитном поле. / П.И. Ящерицын, М.Т. Забавский, Л.М. Кожуро,  Л.М . Акулович, – Мн.: Наука и техника, 1988. – с. 272.