ГЛАВА 2
МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Разработка общего теоретического подхода и обоснование
выбора направлений исследований
На основании выполненного анализа (см. п.1.1) установлено, что выход из строя
ДВС связан с неравномерным износом деталей. Для создания ДВС с равными
эксплуатационными характеристиками всех деталей, необходимо обеспечить
одинаковую их долговечность (работоспособность) относительно базовой (блока
цилиндров двигателя). Наиболее приемлемый путь обеспечения долговечности
деталей – совершенствование технологического процесса их изготовления.
Установлено, что определяющее влияние на качество и эксплуатационные свойства
деталей оказывают финишные абразивные методы обработки, в процессе которых
формируется их поверхностный слой, определяющий эксплуатационные свойства
деталей.
Для рассматриваемых групп деталей (см. табл. 1.1) рационально применение
следующих видов обработки: хонингования, доводки и виброобработки.
Рассмотрев результаты исследований хонингованием, доводкой и виброобработкой
металлических поверхностей, а также практику их применения в различных отраслях
промышленности, можно отметить ряд существенных общих закономерностей.
Во–первых, наличие в зоне обработки слоя СПД, состоящего из СОТС и продуктов
диспергирования, выполняющего роль «третьего тела» между инструментом и
деталью. Во–вторых, хонингование, доводка и ВиО являются процессами,
включающими последовательные этапы:
формирование контакта «инструмент – деталь», который для реализации процесса
является обязательным. Для хонингования – инструментом является брусок, а
режущим элементом – зерно, жестко закрепленное в бруске. Для ВиО – инструментом
является гранула, режущим элементом – зерно, жестко закрепленное в грануле. Для
доводки – инструментом может служить притир с шаржированными в нем абразивными
или алмазными зернами, режущим элементом – зерно, жестко закрепленное в
притире; или инструментом служит абразивная паста, находящаяся в ограниченном
пространстве между притиром и поверхностью обрабатываемой детали, режущий
элемент – зерно, которое находится в свободном состоянии;
взаимное перемещение контактирующих поверхностей по некоторым траекториям. При
хонинговании и доводке – вращательное и поступательное движение. При ВиО –
вращательное и поступательное
(осевое и радиальное);
образование продуктов диспергирования и износа, перемешивание их с СОТС,
влияние их на процесс резания и последующее удаление из зоны обработки.
В третьих, на основании проведенного анализа финишных методов обработки
теоретические исследования целесообразно проводить, исходя из общности способа
закрепления абразивного зерна, процессов формирования поверхностного слоя,
реологии СОТС и отсутствия регламентируемой глубины внедрения абразивного
инструмента, а именно:
1). ВиО (обработка незакрепленным абразивом) и доводка протекают аналогично, но
имеют разные геометрические размерные, кинематические и динамические
параметры.
2). Обработка закрепленным абразивом (хонингование) рассматривается так же, как
и доводка в том случае, когда зерна шаржированы в поверхность притира.
Виброобработка рассматривается так же как и доводка в том случае, когда
абразивные зерна находятся в свободном положении.
3). Система «инструмент–деталь» ввиду отсутствия регламентируемой глубины
резания саморегулируется, устанавливая равновесное значение глубины резания,
зависящее от входных параметров. При хонинговании инструмент ориентируется
положением оси предварительно обработанного отверстия. Поэтому обработку
закрепленным абразивом можно отнести не к жесткому, а близкому к свободному
закреплению абразивного инструмента.
4). Между частицами (гранулами) и обрабатываемой поверхностью помещается
продукт диспергирования – микростружка, взвешенная в СОТС, что придает
последней сложные реологические свойства.
На основе выполненного анализа установлены следующие закономерности для каждого
вида обработки, приведенные в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Характеристика финишных методов обработки
Показатели
технологических
характеристик
Обозначение
Вид обработки
Хонин-
гование
Доводка
ВиО
Закрепление абразивного инструмента:
жесткое
свободное
% совпадения
Способ закрепления
абразивных зерен в инструменте:
жесткое
свободное
–
% совпадения
Закрепление обрабатываемой детали:
жесткое
свободное
–
+
% совпадения
Наличие колебаний (вынужденных, автоколебаний)
+
% совпадения
Наличие СОТС
Ср
% совпадения
Глубина внедрения абразивного
зерна:
регламентируемая
не регламентируемая
+
% совпадения
Скорость процесса:
высокоскоростной
низкоскоростной
+
% совпадения
Виды деформации обрабатываемой поверхности:
упругая
пластическая
микрорезание
+
% совпадения
Температура процесса:
низкотемпературный
высокотемпературный
% совпадения
10
Шероховатость обрабатываемой поверхности, (чугун, сталь), мкм
0,16 ч 1,25
0,04 ч 0,32
0,04ч 0,08
Rа
+
% совпадения
11
Точность размеров:
регламентируемая
не регламентируемая
+
% совпадения
12
Твердость