Актуальные проблемы в машиностроении. Том 13. № 1-2. 2026 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 37 сократить производственный цикл, но и обеспечить принципиально новые эксплуатационные свойства поверхностного слоя ответственных деталей [1–4]. Особый интерес представляет интеграция операций поверхностной закалки токами высокой частоты (ТВЧ) и финишного шлифования в структуру многоцелевых станков с ЧПУ, что открывает возможности для создания «бесшовных» технологических маршрутов без переустановки заготовки [5, 6]. Поверхностная закалка ТВЧ является одним из наиболее производительных и экономически эффективных методов упрочнения стальных деталей [7]. Отличительными особенностями индукционной ТВЧ-обработки по сравнению с лазерной и электроннолучевой являются пониженные затраты на оборудование и эксплуатацию, высокая энергоэффективность (КПД до 70 %) и возможность прецизионного регулирования глубины упрочнения за счѐт адаптации частоты тока и удельной мощности нагрева [8, 9].В работах [10, 11] показано, что при непрерывно-последовательной схеме закалки достигается стабильное качество поверхности и высокая производительность обработки. Традиционная технология изготовления пуансонов из инструментальных сталей (например, У8А) предусматривает последовательное выполнение чернового и чистового фрезерования, объѐмной или поверхностной закалки в специализированных установках, а затем финишного шлифования на отдельных станках. Такая схема сопровождается накоплением погрешностей базирования при многократных переустановках, значительными временными затратами на межоперационную транспортировку и переналадку, а также высоким риском образования прижогов и микротрещин на стадии шлифования [12, 13]. По данным промышленных предприятий, доля брака по прижогам при шлифовании закалѐнных пуансонов может достигать 7 % [14]. Кроме того, при раздельном выполнении операций закалки и шлифования сложно обеспечить оптимальное распределение остаточных напряжений. После ТВЧ в поверхностном слое формируются благоприятные сжимающие напряжения, повышающие усталостную прочность, однако последующее агрессивное шлифование может привести к трансформации напряжѐнного состояния вплоть до появления растягивающих напряжений и, как следствие, к снижению долговечности детали [15, 16]. В работах [17, 18] показано, что применение щадящих режимов шлифования с выхаживанием позволяет сохранить сжимающие напряжения и даже повысить микротвѐрдость за счѐт наклѐпа. Альтернативой традиционному подходу выступает гибридная технология, при которой все операции от формообразования до упрочнения и финишной доводки выполняются на одном станке с сохранением технологических баз. Однако успешная реализация такого подхода требует решения комплекса взаимосвязанных задач: выбора рациональных режимов индукционного нагрева, обеспечивающих требуемую глубину и твѐрдость закалѐнного слоя при минимальных термических деформациях; разработки методики назначения параметров шлифования, исключающей отпуск поверхностного слоя; создания специализированного инструмента и оснастки для работы в условиях многоцелевого станка [19, 20]. Целью настоящей работы является повышение точности и производительности изготовления пуансонов из стали У8А путѐм интеграции операций фрезерования, поверхностной закалки ВЭН ТВЧ и финишного абразивного шлифования на единой станочной базе и разработка научно обоснованной методики назначения режимов обработки. Для достижения цели проведены комплексные экспериментальные исследования и численное моделирование тепловых, структурных и деформационных процессов, протекающих при гибридной обработке.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1