Способ снятия заусенцев и отделки поверхностей абразивной массой Советский патент 1980 года по МПК B24B1/00 

. 1 Изобретение относится к способам финишной обработки деталей свободным абразивом, в частности деталей сложного профиля, имеющих заусенцы , рас полрженные в труднодоступных местах (детали типа зубчатых колес, дисков и лопаток газотурбинных двигателей, топливная аппаратура и т.д.). Известен способ снятия заусендев и отделки поверхностей абразивной массой, заключающийся в ее многократном продавливании вдоль обрабатываемых поверхностей деталей с оги банием их кромок 1. При необходимости эффективного удаления этим способом крупных заусе цев и получения в то же время высокой чистоты обрабатываемых поверхностей обработку производят в две операции. , На первой операции снимают заусен цы и скругляют кромки более крупнозернистой пастой, повБмая таким образом скорость удаления заусенцев за счет увеличения режущих свойств крупнозернистого абразива. На второй операции производят по .лирование кромок и остальных обраба ваемых поверхностей мелкозернистой Застой. В первом случае нельзя получить окого качества поверхности, ведеже процесса в две операции снижапроизводительность. Цель изобретения - увеличение . изводительности и повышение каче а обрабЬтки. Это достигается тем, что абразивмассе в направлении ее продавлиия дополнительно сообщают вибрации. С целью обеспечения эффективного ления заусенцев обработку осущеляют при условии АИ. - амплитудное значение скорости накладываемых на аб- j разивную массу вибраций; .аш - амплитудное значение скорости в процессе перепрессования . Амплитудное значение рёзуль.тируюскорости движения абразивной масотносительно обрабатываемой детавыбирают из условия . . - минимальное амплитудное значение результирующей скорости движения аРразивной массы относительно детали,

, являющейся скоростей накладываемых на абразивную массу вибраций и процесса продавлйвания;

К постоянная величина; d, - толщина заусенца у основания;

ъ длина заусенца; БЗ,)-. разрушающее напряжение материала заусенцев при заданном числе циклов; Q - коэффициент сопротивления заусенцевj р - плотность абразивной f

массы. .

изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема одного из возможных устройств, реализуюцщх предложенный способ; на фиг,2 - одна из возможных деталей, подлежащих обработке предложенным способом, с указанием имеющихся, на них заусенцев; на фиг. 3 - расчетная схема действия сил на заусенцы; на фиг. 4 - типовые графики результирующих скоростей движения абразивной массы относи-тельно детали, являющихся суммой скоростей накладываемых на абразивную масссу вибраций и процесса продавлйвания абразивной массы, в функции времени; на фиг. 5 - графики зависимости мёжду разрушающими напряжениями в материалезаусенцев и число: циклов до их разрушения.

Согласно описываемому способу абразивную пасту 1 многократно перепрессуют с амплитудой а и частотой ш в направлении стрелок Б через полость В обрабатываемой детали 2, закрепленной в приспособлении 3, например, поршнями 4 и 5 гидроцилиндров б и 7.

.Возвратно-поступательное движение поршней :4 и 5 с амплитудой а и частотой «J задают любым из известных устройств, например гидравлическим, когда штоковая полость каждого из гидроцилиндров поочередно соединяется с напорной или сливной магистралью Системы гидравлики, или механическим.- через кривошипно-шатунный механизм, осуществляющим синхронное движение поршней 4 и 5.

Стремление к увеличению объема перепрессовываемой массы (чем больше объем массы, тем бЙлгЬшее количество зерен участвует в работе и тем дольше созсрайяются их режуп1ие свойства, ог- ранйчивают же объем абразивной мас;см приемпемые габариты устройства, реализующего способ) влачат за собой Увеличение хода поршней, т„е. двой/ной амплитуды 2а и обеспечивает малую

частоту процесса, например, при ходе поршня порядка 100-300 мм цикл одной перепрессовки длится 10-15 сек, иногда до 1 мин.

Таким образом, процесс перепрессования абразивной массы представляет собой низкочастотное периодическое движение, в частности,.гармонический процесс, если движение поршней задают по закону синуса или косинуса.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что абразивной массе в процессе её продавливания сообщгиот вибрации с частотой Л и амплитудой А в направлении перепрессования (показано пунктирными стрелками на фиг.1), причем для обеспечения, эффективного удаления заусенцев отношение произведе|ний амплитуды на частоту сообщаемых абразивной массе вибраций ASi и процесса перепрессованИя массы аои принимают большим единицы, т.е. AS

7,

(1)

а амплитудное значение результирующей (суммарной) скорости движения абразивной массы относительно детали назначают из условия:

- -к|1|Ш,с (2

гдеА5г,аш- амплитудное значение скоростей накладываемых на абразивную массу вибраций и процесса перепрессования соответственно

(,

л5г

т инимальное амплитудное

тмп значение результирующей скорости, являющейся . суммой скоростей обоих

процессов, (); К - постоянная;

к , - толщина заусенца у основания и длина заусенца соответственно, (М); GJJ - разрушающее напряжение материала заусенцев при определенном числе циклов, (Т1о( ,

С - коэффициент сопротивления заусенцев;

Р - плотность абразивной массы, кг/м

Указанными соотношениями (1) и (2) обеспечивают выполнение двух следующих условий условия изменения направления вектора результирующей скорости абразивной массы относительно ;п;етсши на Противоположное за каждый пёриод накладываемых вибраций условия упругопластического передефорг дарования заусенцев за каждый тгериоД накладываемых вибраций.

При соблюдении этих условий заусенцы не только постепенно срезаются абразивными частицами, но и циклически многократно передеформируются с частотой накладываемых вибраций, в результате чего исчерпывается их несущая способность и они отламываются у своего основания. Чем большие напряжения создаются в материале заусенца в процессе обра ботки, тем меньшее число циклов пере деформирования требуется для удалени заусенцев. На фиг. 2 показано диаметральное сечение обрабатываемой детали 2, например, со сквозным отверстием В,при чем на пересечении отверстия В с плоскостью, расположенной со стороны выхода инструмента, применённого на предшествующей операции, имеются зау сенцы С. Заусенец представляет собой по су ществу жестко защемленную балку, на которую действует нагрузку q от продавливаемой через отверстие абразив ной массы. На фиг..4 представлены типовые графики скорости V перепрессования QUuSinujt (пунктирные линии), наклады ваемых вибраций ASlsinSi-t (штрих пунктирные линии) и результирующей CKOpocTH/o it)5itti«i AStsihS.t| (сплошные линии) движения абразивной массы относительно детали в функции времени .Результирующие колебания являются сложными, гармоническими колебаниями, причем характер этих колебаний зависит от соотношения амплитудных значениТ Яои и ASl скоростей. При A5l.) (фиг. 4а) вектор результирующей скорости (сплошная линия) меняет знак на обратный только за период перепрессования Т (на фиг. 4 б,в он одинаков и равен Tf,), при A.St (фиг.4б) вектор результирующей скорости уже меняет знак за период накладываемых вибраций Tg, но амплитудное значение скорости АЭ., |еще мало, намного меньше А Q , и не может создать в корневом сечении заусенца требуемой величины напряжения обратного знака. При (на фиг. 4в принято )вектор результирующей скорости меняет знак за период накладываемых вибраций Tg и- амплитудное зна чение скорости АSl - растет и приближается к значению . Очевидно, что при дальнейшем увеличении Л51, т.е. АЯ au) л « -,„ А а „ А Дй.. Т.о. физический смысл выполнения условий (1) и (2) заключается в том, что при обработке деталей предложенным способом удаление заусенцев прои ходит не только за счет режущего действия частиц абразивной массы, но и за счет их упругопластического перёдеформирования с частотой накладываемык вибраций. При движении абразивной массы вниз вдоль отверстия В детали2 ;(фиг.2) заусенцы С упругопластически деформируются наружу отверстия В, при движении же абразивной массы |заусенцы должны деформироваться внутрь отверстия, т.е. многократно передеформируются (изгибаются) в про тивоположных напЬ1авлениях относительно своего основания. При этом в материале заусенцев, ос обенно в его опасном сечении - в основании заусенца - происходит развитие имеющихся и зарождение новых дефектов структуры - линий скольжения, трещин, в результате чего по мере увеличения количества циклов нагружения исчерпывается несущая |способность заусенцев и они разрушаются у своего основания. Число циклов до разрушения будет зависеть от того, какое значение разрушающего напряжения ((5) заложено в соотношении (2). На фиг. 5 представлен в логарифмических координатах типичный график усталостной кривой, выражающий качественную зависимость между разрушающим напряжением б и числом циклов до разрушения N. Из графика следует, что если амплитудное значение напряжения будет на уровне предела прочности 6, то разрушение произойдет в результате развитых упругопластических деформаций при числе циклов 4в (как показывают эксперименты, порядка 1-10, т.е. N 1-10) . Если же напряжения в образце не превышают предела усталости G-i, то материал разрушится по истечении N(j-.,) циклов при деформациях в пределах упругости. Значение Ng- обычно больше 10 , циклов и принимается N 10. Отсюда следует, что значение ((5j7 в уравнении (2) следует назначать близким к значению ff-i материала заусенцев. Если для конструкционных материалов предел прочности составляет порядка 30-60 кг/мм , то для заусеи;цев, как показывают наши предварительные эксперименты, эта величина более чем на порядок меньше и составляет около 20-100 кг/см. Дело в том, что материал заусенцев сильно отли|чается по своим прочностным характеристикам от свойств исходного материала. Заусенцыр образуюидае в процессе резания (а процесс резания не что |иное, как процесс пластической деформации, доведенной до .разрушения), предельно наклепаны и, следовательно, охрупчены и имеют множество дефектов структуры - линии, скольжения и трещины, т.е. концентраторов напряжения, снижающих, как известно,