Тамаркин Михаил Аркадьевич - заведующий кафедрой технологии машиностроения, доктор технических наук, профессор.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
Scopus ID 6603762604
Rostov-on-Don.
Тищенко Элина Эдуардовна - доцент кафедры технологии машиностроения, кандидат технических наук, доцент.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
Rostov-on-Don.
Новокрещенов Сергей Андреевич - аспирант кафедры технологии машиностроения.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
Морозов Сергей Анатольевич - соискатель кафедры технологии машиностроения.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
Scopus ID 57211903915
Introduction. The study results on the multicontact shock-vibrating machining using a ball-rod hardener are presented. Methods of surface plastic deformation processing, their advantages are described. The tool circuit diagram is given. Features, technological advantages, and the application area of the ball-rod hardening are specified.
Materials and Methods. When conducting theoretical studies on the processing, factors, which affect the quality of the surface layer of the machined parts, were established. Dependences are given for calculating the surface roughness, the hardened layer depth, and the deformation ratio under ball-rod hardening. While studying the generation of residual stresses, the dependence for calculating the residual stresses generated in the surface layer of the machined part was specified.
Results. The experimental findings of the processing requisite for verification of the adequacy of the theoretical models, as well as the routine of the experiments, are presented. A table and graphs clearly confirming good convergence of the theoretical and experimental data are given (the difference does not exceed 20%). Residual stresses in the surface layer are compressive which enables to predict high performance properties of the machined parts. The value of residual stresses on the workpiece surface is in the range of 130÷200 MPa. The depth of compressive residual stresses is in the range of 0.9-1 mm. The fatigue characteristic variation, the ultimate stresses of the cycle in depth, which affects the endurance limit, is calculated. It has been established that the processing of workpieces by a ball-rod hardener provides increasing the ultimate cycle stress under repeated loading by 27-35%.
Discussions and Conclusions. The design methodology of technological process of ball-rod hardening can be used under the development of production at the machine-building enterprises. In accordance with the recommendations, the limits of the required quality parameters of the workpiece surface layer are set; the parameters of the ball-rod hardener, the interference fit and the radius of rod sharpening are selected. Quality parameters of the surface layer are calculated. Correction of the selected modes and re-calculation of the parameters of the machined surface are carried out until all the specified characteristics are located within the required limits.
Введение. Представлены результаты исследований процесса обработки многоконтактным виброударным инструментом — шарико-стержневым упрочнителем. Описаны методы обработки поверхностным пластическим деформированием, их преимущества. Приведена схема инструмента. Для шарико-стержневого упрочнения выявлены его особенности, технологические преимущества, область применения.
Материалы и методы. При проведении теоретических исследований процесса обработки установлены факторы, влияющие на качество поверхностного слоя обработанных деталей. Приведены зависимости для расчёта шероховатости поверхности, глубины упрочненного слоя, степени деформации при обработке шарико-стержневым упрочнителем. При исследовании формирования остаточных напряжений выявлена зависимость для расчета остаточных напряжений, образующихся в поверхностном слое обработанной детали.
Результаты исследования. Представлены результаты экспериментальных исследований процесса обработки, необходимых для проверки адекватности приведённых теоретических моделей, а также методика их проведения. Приведены таблица и графики, наглядно подтверждающие хорошую сходимость теоретических и экспериментальных данных (разница не превышает 20%). Остаточные напряжения в поверхностном слое являются сжимающими, что позволяет прогнозировать высокие эксплуатационные свойства обработанных деталей. Величина остаточных напряжений на поверхности детали находится в пределах 130÷200 МПа. Глубина залегания сжимающих остаточных напряжений находится в пределах 0,9-1 мм.
Произведены расчеты изменения усталостной характеристики — предельных напряжений цикла по глубине, которая оказывает влияние на величину предела выносливости. Установлено, что обработка деталей шарико-стержневым упрочнителем позволяет повысить предельное напряжение цикла при циклическом нагружении детали на 27-35%.
Обсуждение и заключения. Предложенная методика проектирования технологического процесса обработки шарико-стержневым упрочнителем может быть использована при разработке технологии на машиностроительных предприятиях. В соответствии с рекомендациями задаются пределы необходимых параметров качества поверхностного слоя обрабатываемой детали, выбираются параметры шарико-стержневого упрочнителя, натяг и радиус заточки стержня. Производится расчет параметров качества поверхностного слоя. Корректировка выбранных режимов и повторный расчет параметров обработанной поверхности производятся до тех пор, пока все заданные характеристики не будут располагаться в необходимых пределах.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.