Проблемы износа в машинах и механизмах
________________________________________________________________________________
371
Abstract:
Factors that affect the quality of processing when drilling deep holes are consid-
ered. The main directions of technological work are proposed to reduce withdrawals during deep
drilling in real production conditions.
Технология обработки глубоких отверстий является сложной технологической
задачей, поскольку параметры этих отверстий в ряде деталей типа труб определяют
их качественные характеристики. Кроме того, при производстве таких деталей, как
цилиндры глубинных насосов, трубы спецсистем, трубы радиаторов охлаждения и т.
п., временные затраты при их изготовлении в основном определяются временем опе-
раций по обработке глубоких отверстий. Это объясняется особой спецификой процес-
сов получения глубокого отверстия и его обработки, что выделило технологию обра-
ботки глубоких отверстий из технологий получения и обработки отверстий обычной
длины (глубины),характерных для большинства изделий в общем машиностроении.
Поскольку детали с глубокими отверстиями достигают значительных габаритов
из-за больших размеров припусков на обработку, то брак при обработке
может при-
вести к большим потерям в производстве. На качество обработки таких деталей вли-
яют [1-2]:
- погрешности в первоначальном направлении режущего инструмента;
- копирование сверлильным инструментом погрешности расположения оси от-
верстия, имеющейся в месте контакта направляющих с поверхностью просверленного
отверстия;
- изгиб инструмента из-за поперечных колебаний с частотой вращения заготов-
ки (для обработки не вращающимся инструментом); эти колебания возникают вслед-
ствие базирования инструмента на поверхность отверстия, имеющего радиальное би-
ение (кинематическое возмущение инструмента);
- разнообрабатываемость (разнотвердость) материала по сечению заготовки;
- поперечные колебания заготовки из-за ее деформации при установке и обра-
ботке; положение опор заготовки;
- режимы резания: глубина резания,
скорость резания, подача;
- несовершенство конструкции инструмента, его режущих и направляющих
элементов;
- неудовлетворительное качество заточки сверл;
- несоответствие оборудования обрабатываемым заготовкам;
- наличие термообработки и ее место в технологическом процессе изготовления
детали;
- схема сверления (наличие вращения инструмента или заготовки и др.).
По мнению ряда исследователей, из всех вышеперечисленных причин, опреде-
ляющих качество обработки при глубоком сверлении,
наиболее вероятными пред-
ставляются лишь некоторые. Например, поперечная разнообрабатываемость материа-
ла при сверлении является значимым фактором, влияющим на образование уводов
инструмента от первоначального направления и тем самым на качество обработки [2].
Поперечная разнотвердость происходит, в частности, и по причине неодинаковой
по сечению прокаливаемости заготовок. Прокаливаемость — глубина проникновения за-
калки — зависит от легирующих элементов сплава, величины зерна, температуры закалки.
Например, простые углеродистые стали, широко применяемые в машиностроении, не все-
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
________________________________________________________________________________
372
гда дают хорошие результаты при термообработке как по свойствам, так и по однородно-
сти
Распределение твердости материала по сечению должно быть симметрично отно-
сительно оси заготовки. Однако даже при самой тщательной термической обработке
идеальной симметрии свойств получить нельзя. Поэтому можно предположить, что кри-
вые распределения твердости материала заготовки могут быть расположены асиммет-
рично и иметь в качестве оси не прямую, а пространственно расположенную кривую.
Можно также предположить, что сверло при врезании в заготовку не всегда направлено
по оси симметрии свойств материала.
Рассмотрение фактора влияния разнообрабатываемости на
уводы на основе
элементарных уводов показало следующее:
1) поперечная разнообрабатываемость материала заготовки, которая почти все-
гда существует, может быть причиной уводов при глубоком сверлении;
2) условия, при которых происходит увод сверла, не всегда присутствуют; увод
может происходить только при условии несовпадения в данный момент оси сверла с
осью симметрии разнообрабатываемости и при наличии податливости (упругости)
инструмента (или обрабатываемого материала);
3) скорость резания, какой бы величины она ни была, не является причиной
увода сверла, однако этот фактор может нивелировать поперечную разнообрабатыва-
емость и
этим заметно сократить увод;
4) поперечная разнообрабатываемость, как основная причина увода, способна
не только отклонять сверло от оси вращения заготовки, но при определенных обстоя-
тельствах активно совмещает его ось с осью вращения заготовки.
Основные направления технологических работ для снижения уводов при глу-
боком сверлении в реальных условиях производства следующие:
1) увод при сверлении глубокого отверстия значительно зависит от погрешно-
стей установки инструмента и возрастает с увеличением погрешностей установки ин-
струмента;
2) величина и фаза вектора увода инструмента в большой степени зависят от
амплитуды колебаний заготовки и сдвига фаз между
вынужденными поперечными
колебаниями заготовки и вектором увода сверлильной головки; эти результаты гово-
рят о необходимости тщательно балансировать заготовку, выполнять ее наружную
обработку перед сверлением, устанавливать люнеты, поддерживающие заготовку, и
не допускать поперечных колебаний заготовки
с частотой ее вращения;
3) перед операцией сверления тщательно проводить операции термобработки
заготовок, не допуская большой поперечной разнотвердости (разнообрабатываемо-
сти), поскольку поперечная разнообрабатываемость может явиться причиной появле-
ния при сверлении значительных уводов; перед сверлением термообработанных валов
из ряда материалов целесообразно обточить эти валы со снятием (по возможности)
припуска 15...20 мм на сторону для снятия внутренних напряжений, иначе после
сверления отверстия (удаления материала) возможно искривление оси (коробление)
готовой детали из-за перераспределения напряжений;
4) для процесса глубокого сверления с вращением заготовки обязательно ис-
пользовать подготовленные заготовки с
минимальным искривлением оси; в общем
случае биение обточенной под сверление заготовки не должно превышать 0,1...0,3
мм;
