ВВЕДЕНИЕ 8
1. МЕТОДЫ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ
НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ 11
1.1. Технологические изделия, применяемые в нефтегазовой отрасли. 11
1.2. Методы механической обработки и поверхностного пластического
деформирования 20
1.3. Хонингование отверстий (схемы, оборудование, инструмент) 24
2. ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ РАСТРОВОМ
2.1 Кинематические и динамические параметры растрового рабочего движения 43
2.2. Периодичность растровых траекторий, размеры кадра 47
2.3. Геометрия контактных взаимодействий поверхностей при растровом
хонинговании 52
2.4. Исследование качественных параметров растровых траекторий (угол и плотность
сетки) 57
2.5. Выводы 61
3. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. ... 63
3.1. Установка «РХ-7» 63
3.2. «Растр-Ц20» - опытный станок 65
3.3. Материалы применяемые в исследованиях 72
3.4. Применяемые хонинговальные бруски и технологическое оснащение 74
3.5. Методики измерения шероховатости поверхности и размеров микрозаусенцев. .. 78
3.6. Методика измерения отклонений геометрической формы отверстий 80
3.7. Методики оценки производительности обработки и износа абразивных брусков 88
3.8. Выводы 90
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ РАСТРОВОГО
ХОНИНГОВАНИЯ 91
4.1. Повышение качества внутренних цилиндрических поверхностей
4.2. Изменение параметров при формировании микрорельефа поверхности 104
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Эксплуатационные свойства деталей машин (усталостная прочность, контактная жесткость, герметичность и др.) зависят от точности геометрической формы, физико-механических свойств поверхностного слоя и характера микрорельефа обработанной поверхности. Операции окончательной обработки материала определяют данные параметры. Вследствие этого технологическое обеспечение оптимальной микроструктуры рельефа и требуемой точности геометрической формы поверхности на финишной операции имеют важную научно-техническую роль, которая позволяет повысить надежность и долговечность деталей и узлов машин.
Хонингование относится к основным методам финишной обработке изделий не только внутренних, но и внешних поверхностей. Теоретические и экспериментальные работы по исследованию процессов хонингования получили широкое применение в машиностроении, строительстве сооружений и нефтегазовой отрасли. ЮИ.Е.Фрагина, З.И.Кременя, Г.И.Панина, П.И.Ящерицина, И.Х.Чеповецкого и многих других выдающихся ученых. Отличительной особенностью хонингования от других видов резания абразивным и лезвийным инструментом или, где зона обработки сконцентрирована на малой поверхности режущей кромки, является то, что из- за большой площади контакта брусков обрабатывается большая часть поверхности. Так как у процесса хонингования относительно небольшие скорости резания, температурные и силовые напряжения, незначительны. Это выделяет малое количество остаточных напряжений поверхностного слоя и отсутствие фазовых и структурных превращений. По итогу это увеличивает
эксплуатационные параметры поверхности, чем при шлифовании или другого вида финишной обработке.
Процесс хонингования получил широкое применение в связи с развитием сверхтвердых абразивных материалов (СТМ), которые изготавливаются из синтетического алмаза и кубического нитрида бора (КНБ). В связи с этим стали развиваться технологические возможности процесса.
Но финишная обработка методом хонингования отверстий в деталях контрольно-измерительного, гидравлического и топливного оборудования с отклонением геометрической формы не более 2 мкм до сегодняшнего дня представляло технологическую проблему. Кроме этого, ограничение применение хонингования на операциях окончательной обработки отверстий в деталях топливной аппаратуры, не допускается в связи с образование микрозаусенцев на кромках пересечений обрабатываемой поверхности и радиальных отверстий. Поэтому алмазное хонингование выполнялось в ходе предварительных операций. В результате на многих предприятиях окончательная обработка подобных деталей осуществляется путем многократной машинно-ручной доводки свободным абразивом, характеризующейся высокой трудоемкостью и нестабильностью качества обработанной поверхности. Вопрос совершенствования технологии процесса хонингования и поиск новых методов обеспечения стабильной точности геометрической формы и требуемого микрорельефа является практически значимым и большое значение.
Способы изменения геометрической формой и микрогеометрией обрабатываемой поверхности изучены не в полной мере, но установлено, что на структуру рельефа большое влияние оказывают кинематические особенности процесса хонингования, которые в свою очередь при обработке определяют траекторию рабочего движения режущих зерен. Сложное рабочее движение при хонинговании отверстий создает благоприятные условия для более полного использования режущей способности брусков и равномерного износа инструмента, что положительно влияет на производительность обработки и точность геометрической формы поверхности. Известны различные модификации процесса хонингования, характеризующиеся наложением колебательного движения на основные рабочие движения. Эти методы хонингования (виброхонингования) позволяют интенсифицировать процесс резания, повысить производительность обработки, но недостаточно совершенны для того, чтобы управлять формированием геометрической формой и параметрами микрорельефа обрабатываемой поверхности, так как не располагают необходимым комплексом эффективных управляющих воздействий на процесс обработки.
Определенную долю в решение этой проблемы и совершенствование технологии финишной абразивной обработки точных отверстий вносит исследуемый в данной работе метод хонингования, получивший название растрового. В основе данного метода хонингования лежит растровый способ абразивной обработки, разработанный В.П. Некрасовым и получивший широкое применение при доводке прецизионных плоскостей. Отличительной особенностью растрового метода хонингования является весьма сложная и абсолютно неповторяющаяся траектория рабочего движения режущих зерен, параметры которой можно тонко регулировать в широких пределах. Однако до настоящего времени данный метод хонингования цилиндрических поверхностей не изучен. Поэтому исследование технологических и кинематических возможностей растрового метода хонингования точных отверстий является актуальным.
Цель работы: повышение качества внутренних цилиндрических поверхностей при финишной обработке деталей технологических машин нефтегазового комплекса.
На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса хонингования с растровой кинематикой представляется
возможным сделать следующие основные выводы.
1. На основании исследования математической модели движения режущих зерен при внутреннем цилиндрическом хонинговании установлено,
что растровые траектории реализуются при отношении скоростей VB/Vк < 0.6
и отношении частот колебательных движений в диапазоне 0,5<ω2/ω1≤1.
Значение частот и амплитуд колебательных движений назначаются исходя
из технических характеристик оборудования, размера обрабатываемых
поверхностей и обеспечения максимальной скорости резания.
2. Хонингование с растровым рабочим движением в отличие от
других методов, позволяет управлять параметрами шероховатости
обработанной поверхности путем регулирования плотности сетки.
Наименьшие высота шероховатости (Ra min) и среднее квадратическое
отклонение (σа), характеризующее однородность микрорельефа, достигаются
при отношении частот 0,9≤ω2/ω1≤1 (независимо от их абсолютных значений)
и отношении скоростей VB /VKcp ≤ 0.1.
3. Экспериментально установлена возможность управления точностью
геометрической формы обрабатываемого отверстия путем регулирования параметров движений подач при неизменных параметрах движений резания.
Минимальное отклонение от круглости обрабатываемых отверстий достигается при иррациональном соотношении скоростей подач VKP/VOP>1 в пределах
ограниченных технической характеристикой оборудования. Управление
формой отверстия в продольном сечении достигается изменением величины
хода и перебега брусков, а также регулированием времени задержки
инструмента в точках реверсирования поступательного движения. Время задержки рассчитывается в зависимости от величины перебега брусков и соотношения длины отверстия и брусков.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
