УДК 621.09.02.001.66

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

Домнин Петр Валерьевич1, Тимофеева Анна Александровна2
1ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», кандидат технических наук, доцент
2ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», аспирант

Аннотация
Статья посвящена исследованию процесса обработки поверхностей в глубоких отверстиях. Анализ патентных и литературных источников показал, что существуют разные методы и способы, предназначенные для формообразования поверхностей в глубоких отверстиях. В работе приведены обобщенные результаты экспериментов о влиянии методов обработки на степень и глубину пластических деформаций. При этом сверление ружейным сверлом и последующее развертывание обеспечивает наименьшую степень и глубину упрочнения.

Ключевые слова: глубокое отверстие, коллектор, обработка поверхностей, парогенератор, поверхностный слой, сверление


THE STUDY OF THE STATE OF THE SURFACE LAYER IN THE DEEP HOLE MACHINING IN A VARIETY OF WAYS

Domnin Peter Valerevich1, Timofeeva Anna Aleksandrovna2
1Moscow State Technological University «STANKIN», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor
2Moscow State Technological University «STANKIN», Postgraduate

Abstract
Article is devoted research of process of surface treatment in deep holes. Analysis of patent and literature showed that there are different methods and techniques designed for shaping surfaces in deep holes. The paper presents the summarized results of experiments on the influence of processing methods on the extent and depth of plastic deformations. While the smallest roughness is observed when BTA drilling method, drill, rifle-drill and the subsequent deployment provides the least degree and depth of hardening.

Keywords: collector, deep hole, drilling, steam generator, surface layer, surface treatment


Библиографическая ссылка на статью:
Домнин П.В., Тимофеева А.А. Исследование состояния поверхностного слоя при обработке глубоких отверстий различными способами // Современная техника и технологии. 2016. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/03/9685 (дата обращения: 28.05.2017).

В деталях и узлах парогенераторов атомных ректоров, химических и нефтехимических аппаратов имеется большое количество глубоких отверстий (отношение l/d> 5). К отверстиям предъявляются высокие требования по точности изготовления и качеству поверхности.

Обработка большого количества глубоких отверстий в коллекторах и трубных досках является сложным, ответственным и трудоёмким технологическим процессом, который требует использования специального режущего и вспомогательного инструментов, специального оборудования, оптимальных режимов обработки и нестандартных способов осуществления контроля. Технология обработки поверхностей в глубоких отверстиях должна обеспечить требования, которые предъявляются по отношению к качеству обработанной поверхности, требования по точности размеров и высокую производительность.

Анализ патентных и литературных источников [1-38] показал, что существуют разные методы и способы, предназначенные для формообразования поверхностей в глубоких отверстиях.

Для обоснования оптимальной технологии обработки глубоких отверстий в парогенераторах атомных реакторов были осуществлены комплексные исследования воздействия способов формообразования и технологических факторов на ключевые характеристики качества поверхностного слоя. Тангенциальные (в направлении вектора скорости резания) и осевые (вдоль образующей отверстия) остаточные напряжения определялись методом механического воздействия (рис. 1). Эксперименты проводились в заводских условиях на кольце из стали 08Х18Н10Т-BД.

Анализ экспериментальных данных по деформационному упрочнению поверхностного слоя позволяет сделать следующие выводы. Сверление ружейными сверлами сопровождается упрочнением на глубину 0,05…0,12 мм. При этом максимальная степень упрочнения в зависимости от режимов резания и величины износа сверла может колебаться от 30% до 80%. Износ сверла оказывает менее сильное влияние на упрочнение по сравнению с режимами резания. С его увеличением несколько увеличивается глубина упрочнения и при h3 = 0,6…1,3 мм она составляет 0,1…0,12 мм. Увеличение скорости резания с 60 до 70 м/мин уменьшило степень упрочнения в тонком поверхностном слое 0,03 мм с 66% до 52%, практически не повлияв на глубину упрочненного слоя. Несколько большее влияние на упрочнение поверхностного слоя оказала подача. При её увеличении с 0,02 мм/об до 0,06 мм/об степень упрочнения возросла с 50% до 70%, а глубина упрочненного слоя с 0,07 до 0,12 мм.

Из исследованных вариантов комбинированной обработки сверление ружейным сверлом и последующее развертывание обеспечивает наименьшую степень (до 50%) и глубину упрочнения (до 0,1 мм). Примерно такие же результаты по деформационному упрочнению поверхностного слоя получены при сверлении отверстия по методу BTA. Вибрационное сверление формирует поверхностный слой с наибольшей глубиной (до 0,15 мм) и степенью упрочнения (до 100%).

Рис. 1 Эпюры остаточных напряжений в поверхностном слое глубоких отверстий после различных методов обработки (а-тангенциальные, б-осевые): 1-сверление ружейным сверлом; 2-сверление + зенкерование; 3-сверление + развертывание; 4-сверление по методу BTA

НИР поддерживается Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере».


Библиографический список
  1. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами. М: Янус-К, 2004, 198 с.
  2. Петухов Ю.Е. Задачи по формообразованию при обработке резанием /Петухов Ю.Е., Колесов Н.В., Юрасов С.Ю./ Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65-71.
  3. Петухов Ю.Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла с постоянной стойкостью точек режущей кромки. /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ СТИН. 2014. № 3. С. 8-11.
  4. Петухов Ю.Е. Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля / Петухов Ю.Е., Домнин П.В./Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33.
  5. Петухов Ю.Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл c криволинейными режущими кромками. /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 1 (28). С. 39-43.
  6. Петухов Ю.Е. Разработка конструкции инструмента для прорезания канавок в отверстиях на основе анализа функциональных связей между параметрами конструкции и эксплуатационными показателями процесса обработки /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Тимофеева А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2015. № 2 (33). С. 12-16.
  7. Петухов Ю.Е. Формирование базы знаний процесса проектирования инструмента для обработки канавок в глубоких отверстиях /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Тимофеева А.А./ Научная жизнь. 2014. № 5. С. 21-29.
  8. Петухов Ю.Е.  Анализ влияния скорости резания точек режущей кромки на стойкость спирального сверла и пути ее увеличения /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2013. Т. 2. № 1 (15). С. 31-35.
  9. Петухов Ю.Е. Формообразование фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез /Петухов Ю.Е., Домнин П.В./ Москва, МГТУ Станкин, 2012, 130 с.
  10. Петухов Ю.Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2012. № 3. С. 28-32.
  11. Петухов Ю.Е. Неразрушающий метод оценки режущей способности кругов с однослойным алмазно-гальваническим покрытием. /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Рубец А.А./ СТИН. 2015. № 9. С. 11-13.
  12. Гречишников В.А., Петухов Ю.Е., Пивкин П.М., Исаев А.В., Романов В.Б., Домнин П.В. Точение деталей сложного профиля с обеспечением заданного микрорельефа поверхности. Стин. 2015. № 8. С. 13-16.
  13. Петухов Ю.Е. Разработка численного метода профилирования /Петухов Ю.Е., Атрощенкова Т.С./ В сборнике: Автоматизация: проблемы, идеи, решения.  Материалы международной научно-технической конференции: в двух томах. 2010. С. 185-188.
  14. Петухов Ю.Е. Определение формы задней поверхности дисковой фрезы при обработке фасонной поверхности детали /Петухов Ю.Е., Мовсесян А.В./ Вестник машиностроения. 2007. № 8. С. 56-57
  15. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / МГТУ Станкин. Москва.  2004
  16. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Москва, 2004
  17. Домнин П.В. Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет. Москва, 2012.
  18. Домнин П.В. Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет. Москва, 2012
  19. Домнин П.В. Формирование фасонных винтовых поверхностей стандартными концевыми и торцевыми фрезами. Главный механик. 2013. № 11. С. 39-46
  20. Домнин П.В., Тимофеева А.А. Исследование функциональных связей между параметрами конструкции, эксплуатационными показателями и условиями эксплуатации канавочного резца / Техника машиностроения. 2015. Т. 22. № 2. С. 32-36.
  21. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента. СТИН. 2003. № 8. С. 26-30.
  22. Колесов Н.В. Система контроля сложных кромок режущих инструментов. /Колесов Н.В., Петухов Ю.Е./ Комплект: ИТО. Инструмент. Технология. Оборудование. 2003. № 2. С. 42.
  23. Колесов Н.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез /Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В./ Вестник машиностроения. 1999. № 6. С. 57.
  24. Колесов Н.В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е./ СТИН. 1995. № 6. С. 26
  25. Колесов Н.В. Алгоритм расчета дискового инструмента для обработки винтовых поверхностей /Колесов Н.В., Домнин П.В., Завьялов С.С./ СТИН. 2014. № 10. С. 15-16.
  26. Петухов Ю.Е. Проектирование производящей инструментальной и исходной поверхностей на основе методов машинного моделирования. /Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Москва, 1984
  27. Процессы формообразования и САПР металлорежущего инструмента: учеб. пособие /Артюхин Л.Л., Балыков А.В., Гречишников В.А., Домнин П.В., Колесов Н.В., Косарев В.А., Петухов Ю.Е., Романов В.Б., Седов Б.Е., Тарасов А.В., Щербаков В.Н., Юрин С.В.; под общей редакцией В.А. Гречишникова. – М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2010.  356 с.
  28. Петухов Ю.Е. Способ формообразования фасонных винтовых поверхностей / Петухов Ю.Е., Домнин П.В./ Патент на изобретение RUS 2447972 24.06.2010
  29. Петухов Ю.Е. Способ заточки задних поверхностей сверл / Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./патент на изобретение RUS 2466845   29.03.2011
  30. Гречишников В. А., Домнин П. В., Косарев В. А., Петухов Ю. Е., Романов В. Б., Седов Б. Е.Современные методы решения задач формообразования сложного режущего инструмента. СТИН. 2013. № 12. С. 6-11.
  31. Kolesov N.V. Disk tool for machining helical surfaces / Kolesov N.V., Domnin P.V., Zav’yalov S.S./Russian Engineering Research. 2015. Т. 35. № 4. С. 290-291.
  32. Grechishnikov V.A., Domnin P.V., Kosarev V.A., Petukhov Yu.E., Romanov V.B., Sedov B.E SHAPING BY MEANS OF COMPLEX CUTTING TOOLS.  Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 7. С. 461-465.
  33. Petukhov Yu.E. Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life /Petukhov Yu.E., Vodovozov A.A./Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645-648.
  34. Kolesov N.V. The mathematical model of a hob with protuberances /Kolesov N.V., Petukhov Yu.E / Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71-75.
  35. Petukhov Yu.E. Some directions of cutting tool cad system development. Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72-76.
  36. Petukhov Yu.E.Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface /Petukhov Yu.E., Movsesyan A.V./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 8. С. 519-521.
  37. Kolesov N.V. Computer models of cutting tools /Kolesov N.V., Petukhov Yu.E./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 11. С. 812-814.
  38. Petukhov Yu.E. Geometric shaping in cutting /Petukhov Yu.E., Kolesov N.V., Yurasov S.Yu / Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 6. С. 374-380.


Все статьи автора «Тимофеева Анна Александровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: