Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

163 / 460

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
163
УДК 621.787:621.91
ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЕФОРМАТОРОВ ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕ-ЧИСТОВОЙ
ОБРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
В.П. ГИЛЕТА, канд. техн. наук, доцент
А.И. БЕЗНЕДЕЛЬНЫЙ, канд. техн. наук, доцент
В.Б. АСАНОВ, канд. техн. наук, доцент
(НГТУ, г. Новосибирск)
Гилета В.П. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,
Новосибирский государственный технический университет,
e-mail:
Исследовано влияния материалов деформаторов, обрабатываемой детали и режимов
поверхностного пластического деформирования ультразвуковым инструментом (УЗО) на
износ инструмента и качество поверхностного слоя детали. Установлено: износ деформатора
снижает качество поверхностного слоя по микрогеометрическим и физико-механическим
характеристикам; наибольшую истирающую способность при УЗО имеют материалы
высокой твердости (в частности, закаленные стали); наименьший износ из испытанных
инструментальных сталей Р18 и Р6М5, твердых сплавов групп ВК и ТК имеют твердые
сплавы ВК8 и ВК4М. Значительное влияние на износ инструмента оказывают режимы УЗО:
скорость, статическое усилие и амплитуда колебаний. Зависимость износа твердосплавного
инструмента от скорости носит экстремальный характер не зависимо от статического усилия
и амплитуды колебаний. Скорость, соответствующая минимальному износу, в основном
определяется амплитудой колебаний и практически не зависит от статического усилия.
Увеличение амплитуды колебаний и статического усилия приводит к интенсификации
износа. На основании данных исследований предлагаются технологические рекомендации по
использованию материалов деформаторов при УЗО деталей машин, изготовленных из
различных материалов.
Ключевые слова: поверхностное пластическое деформирование ультразвуковым
инструментом (УЗО), деформатор, износ, материал, режимы, качество поверхностного слоя,
шероховатость поверхности, микротвердость, статическая нагрузка, амплитуда и частота
колебаний, площадка износа.
Введение
Поверхностное пластическое деформирование инструментом, колеблющимся с
ультразвуковой частотой (УЗО), применяется для широкой номенклатуры деталей машин и
приборов, изготовленных из цветных и черных металлов и сплавов, работающих в
разнообразных условиях. УЗО улучшает качество поверхностного слоя и повышает
эксплуатационные свойства изделий (усталостную прочность, износостойкость и др.) [1, 2].
Используемый при УЗО в качестве деформирующего элемента наконечник в виде
сферы или цилиндра (деформатор), создает в поверхностном слое детали дробную
контактно-сдвиговую деформацию, что приводит к выглаживанию и упрочнению [3].
Деформатор, жестко закрепленный в волноводе будем в дальнейшем также именовать
ультразвуковым инструментом или просто инструментом. Инструмент при УЗО испытывает
импульсный, высокочастотный, многократный, локальный вид нагружения,
обуславливающий специфичные условия контактирования и трения [4, 5]. В случае
использования смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) возникают кавитационные