Основные эксплуатационные свойства деталей машин – износостойкость, прочность, коррозионная устойчивость в значительной мере определяются состоянием их поверхностного слоя, определяемого технологией изготовления. В современном производстве назначение и технологическое обеспечение параметров состояния поверхностей деталей недостаточно обосновано, что приводит либо к завышению требований и удорожанию машин, либо к их занижению и снижению надежности.
Существует достаточно большое количество различных технологических методов повышения качества поверхностей деталей. Наиболее распространенными из них являются, гальванические и химические методы нанесения покрытий, наплавка, напыление, ионная имплантация, лазерная обработка. Обеспечивая повышение эксплуатационных свойств, а так же, улучшая декоративный вид изделий, эти методы в то же время являются экологически небезопасными, загрязняющими окружающую среду и представляющими сложность в утилизации отходов. Поэтому в настоящей работе исследуются методы отделочно-упрочняющей обработки, лишенные этих недостатков.
Основным объектом исследования в настоящей работе являются детали типа тела вращения
, к наружным поверхностям которых предъявляются достаточно высокие требования по прочности и износостойкости во избежание преждевременного износа поверхностей трения и разрушения.
Сущность работы заключается в комплексном подходе к обоснованию и технологическому обеспечению экологически чистыми методами обработки системы параметров поверхностного слоя с учетом эксплуатационных свойств, а также в разработке практических рекомендаций по их реализации в производственных условиях. Только в результате такого комплексного подхода может успешно решаться задача повышения качества отдельных узлов и изделий в целом.
В настоящее время проводится большое количество исследований по отысканию оптимальной системы параметров качества поверхности деталей машин, которая бы наиболее полно отражала их эксплуатационные свойства. В исследованиях Исаева А.И., Маталина А.А., Рыжова Э.В., Ящерицина П.И., Суслова А.Г. и др. выполнен анализ многочисленных факторов, влияющих на параметры поверхностного слоя деталей машин. В них установлены взаимосвязи между этими параметрами при различных методах обработки, выявлены пути управления качеством поверхности. Однако, разнообразие методик оценки параметров качества, в ряде случаев несовпадающие и даже противоречивые рекомендации по выбору рациональных условий обработки, затрудняют решение конкретных технологических задач по обработке деталей машин. В связи с этим для решения ряда задач возникает необходимость в анализе теоретических закономерностей формирования поверхностного слоя деталей и разработки на этой основе рекомендаций для рациональной обработки с обеспечением требуемого уровня качества поверхностей.
Качество изготовления деталей машин существенно зависит от метода их окончательной обработки, так как именно на этой стадии формируется поверхностный слой детали, определяющий основные эксплуатационные свойства. В настоящее время наиболее часто как отделочные используются методы алмазно-абразивной обработки. Наряду с обеспечением требуемого высокого уровня шероховатости, эти методы обладают серьезными недостатками. Во-первых, вследствие высоких температур резания, в поверхностном слое возникают неблагоприятные остаточные напряжения, возможно возникновение прижогов поверхности. Во-вторых, в результате выделения большого количества абразивной пыли, они являются экологически небезопасными.
Возможность решения этих проблем заключается в использовании высокоскоростной обработки резанием на основе минералокерамических и алмазных инструментов. Вследствие высокой твердости, износостойкости и красностойкости указанные инструментальные материалы обеспечивают значительное повышение скорости резания при лезвийной обработке закаленных сталей и отбеленных чугунов с обеспечением высокого качества обработанной поверхности. Это позволяет рекомендовать экологически чистые лезвийные методы обработки взамен алмазно-абразивной. Для проведения анализа термонапряженного состояния инструмента в работе используется следующая схема.
Рисунок 1 – Расчетная схема для определения температурного поля внутри твердосплавной пластины
В работах Крагельского И.В., Суслова А.Г. проведены многочисленные исследования по влиянию параметров состояния поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей и, прежде всего, важнейшее свойство – износостойкость. Представляет интерес анализ этих работ с точки зрения возможности обоснования технологических методов обработки тел вращения с обеспечением заданного уровня износостойкости поверхностей. В настоящее время возникает необходимость обоснованного обеспечения требуемых эксплуатационных показателей деталей машин и их узлов на стадии конструкторско-технологической подготовки производства с широким применением для этих целей ПЭВМ.