Расчетное и экспериментальное определение усилия обкатывания и высоты микронеровностей при пластическом деформировании поверхности изделий шариками

Лабораторная работа № 3

Тема: Пластическое поверхностное деформирование

Цель работы: Расчетное и экспериментальное определение усилия обкатывания   и высоты микронеровностей при пластическом деформировании поверхности изделий шариками.

Общие положения.

Обработка деталей обкатыванием применяется для снижения шероховатости,  повышения износостойкости и усталостной прочности деталей, обеспечения прочности прессовых посадок.

Обкатывание позволяет в ряде случаев избежать операции шлифования и полирования при обеспечении точности обработки по 6-му квалитету  и  шероховатости  R_a=0,1мкм.

Оборудование и приборы.

Токарно-винторезный станок

Шариковый обкатник

Микрометр

Заготовка

Описание конструкции шарикового обкатника

Для обкатывания поверхности применяют шариковые обкатники, рабочим элементом которых являются стандартные шарики от подшипников диаметром от 5 до 30мм. На рисунке приведена схема обработки раскатником, в котором установлен подпружиненный шарик.

Рисунок 1- Схема обработки раскатником.

Для нормального ведения процесса необходимо, чтобы сила трения между шариком и обрабатываемой деталью была больше силы трения между шариком и его стороной. Шарики самоустанавливаются и вращаются по ходу деформирования с учетом вектора подачи.

Расчет усилия обкатывания.

Усилие обкатывания  Р  зависит от механических свойств обрабатываемого материала, состояния поверхности и накатного инструмента. Для  вышеприведенной  схемы усилие обкатывания определяется по формуле.

При D/d>10

                            

где d– диаметр накатного шарика (d =5мм);
g– максимальное значение давления обкатывания
      g=2,0 · 36=72кгс/мм² ;
E– модуль упругости обрабатываемого материала
      Е=2,1 · 10⁴кг/мм²;
D– диаметр обрабатываемого изделия (D=60мм);

Определение высоты микронеровностей

Высоту микронеровностей определяют по формуле:

где R_z– текущая высота микронеровностей, мкм;

R_z0– исходная высота микронеровностей, мкм;

       К_с – коэффициент, зависящий от способа обработки

       (при обкатывании 0,0076);

λ– коэффициент, зависящий от характера распределения

        напряжений     равный 0,6;

Определение режима обработки

Для обеспечения высокой чистоты поверхности подачу следует выбирать не более 0,5мм/об. Если этого не требуется, то выбирают увеличенную подачу.

Скорость обкатывания практически не оказывает влияния на качество обработки поверхности и назначается исходя из условий обеспечения производительной работы без вибраций. На практике обкатывают со скоростью 200м/мин.

Вывод: В ходе проведенного практического занятия мы изучили условия обкатывания и экспериментально определили высоту микронеровностей при пластическом деформировании.