139 / 457
Современные технологии и автоматизация в машиностроении
139
В современных условиях предъявляются высокие требования к долговечности и качеству ма-
шин. Качество машины определяется, в том числе и качеством поверхностного слоя (ПС) её деталей.
Одно из основных требований – обеспечение долговечности узлов трения, определяемой качеством
рабочих поверхностей деталей пар трения. Надёжность агрегатов и механизмов машин определяется
эксплуатационными свойствами (усталостной прочностью, коррозионной стойкостью, износостойко-
стью и др.) деталей узлов трения.
В связи с этим актуальны научные разработки технологий, обеспечивающие качество ПС
средне- и малогабаритных деталей пар трения, к рабочим поверхностям которых предъявляются вы-
сокие требования по прочности и износостойкости. Одно из основных направлений развития техно-
логии – разработка и внедрение комбинированных технологий отделочно-упрочняющей обработки
(ОУО) на базе вибрационной обработки.
Вопросам технологического обеспечения качества поверхности деталей посвящены работы:
Бабичева А.П., Горленко О.А., Бутенко В.И., Ковалевского С.В., Маталина А.А., Рыжова Э.В., Сусло-
ва А.Г., Ящерицина П.И. и др. [1, 2, 3, 4, 5]. Основное влияние на эксплуатационные свойства деталей
(износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и др.) оказывают показатели ка-
чества ПС, в том числе макроотклонения, волнистость, шероховатость, физико-механические свойст-
ва. Широкое применение при выполнении финишных операций находят комбинированные методы
вибрационной отделочно-упрочняющей обработки (ВиОУО), характеризующиеся высокой произво-
дительностью и широкими технологическими возможностями. При усовершенствовании и разработ-
ке новых процессов ВиОУО, недостаточно исследованы возможности применения в качестве рабочих
сред технологических квазиупругих жидкостей, использования колебаний звукового диапазона.
Цель статьи - теоретически обосновать и исследовать новый способ вибрационной ОУО ма-
логабаритных деталей, основанный на применении колебаний, приложенных от концентратора зву-
ковой колебательной системы (ЗКС), непосредственно к детали, явления резонанса и использовании
в качестве технологической среды квазиупругой жидкости, т.е. разработать новый способ - акустиче-
ская ОУО в квазиупругой среде.
Выполненный анализ традиционных способов ОУО, позволил сделать вывод о перспективно-
сти акустической ВиОУО в обеспечении качества рабочих поверхностей пар трения и их наиболее
значимых параметров: микротвердости и микрогеометрии [6, 7]. АООКУС заключается в придании
детали вынужденных колебаний в звуковом частотном диапазоне, вызывающих резонанс. В резуль-
тате происходит силовое взаимодействие ПС детали с окружающей квазиупругой средой, в результа-
те которого изменяются параметры ПС, оказывающие основное влияние на эксплуатационные свой-
ства деталей, которые и определяют ресурс деталей. Совокупность перечисленных воздействий фор-
мирует процесс подобный поверхностно-пластической деформации (ППД) (рис. 1).
АООКУС
Вибрационная кавитация
Вязкое трение
Квазиупругая сила
Изменение
R
a
,
S
m
,
t
p
и микротвёрдости
Технологическое ППД
Формирование микрогеометрии ПС, упрочнение ПС
Импульсные резонансные колебания детали в
квазисреде технологической жидкости
Рис. 1. Модель формирования ПС при АООКУС
Формообразующие напряжения в ПС возникают под влиянием вязкого трения, квазиупругой
силы и кавитационных процессов. Сила, действующая на тело, совершающее вынужденные колеба-
ния в квазиупругой среде:
кв
тр
F FF
,
Vk
F
тр
1
,
Ak F
кв
2
.
где
1
k
– коэффициент сопротивления среды, зависит от вязкости среды η и площади соприкасающих-
ся поверхностей
S
:
S k
;
V
– скорость заготовки;
2
k
– коэффициент квазиупругой силы;
A
– ам-
плитуда; знак минус указывает на противоположное направление вектора силы и смещения, скоро-
сти.