Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 41 ТЕХНОЛОГИЯ параметра шероховатости поверхности Ra от длины вылета режущих элементов l , диаметра режущих элементов d и подачи S : Ra = 4,867 l –0,102 d –0,09 S 0,1138 , мкм, (1) где l – длина режущих элементов (проволоки), мм; d – диаметр режущих элементов (проволо- ки), мм; S – подача, мм/об. В данной работе для установления зависи- мостей между параметром шероховатости Ra и параметрами АЭ проводилась обработка игло- фрезерованием поверхностного слоя образцов, изготовленных из стали 45. Поверхности од- ной половины от общего числа заготовок пред- варительно подвергались черновой обработке, второй – чистовой обработке. В первом случае среднеарифметическое отклонение профиля варьировалось в диапазоне Ra = 7…8 мкм, во втором Ra = 20…22 мкм. Таким образом, про- водилось два факторных эксперимента с исполь- зованием образцов с разными начальными по- казателями шероховатости Ra обрабатываемой поверхности. Эксперимент проводился на вертикально- фрезерном станке марки 6Р13. Одновременно с процессом резания проводилась запись сигнала АЭ. Запись осуществлялась с помощью анало- го-цифрового преобразователя (АЦП) L-card L-780M с частотой дискретизации до 400 кГц. В качестве преобразователя АЭ использовался пьезоэлектрический датчик на основе цирконат- титаната свинца (ЦТС). По окончании экспери- мента проводилось измерение шероховатости обработанной поверхности каждого из образцов на профилографе-профилометре « HOMMEL TESTER W55 ». Для проведения исследования твердости на- клепанного слоя поверхности использовался прибор ПМТ-3, определяющий микротвердость материала по отпечатку, оставленному на вы- бранном участке после вдавливания в него ин- дентора. Исходная твердость поверхностного слоя заготовки из стали 45 до обработки игло- фрезерованием, измеренная с помощью измери- теля переменного магнитного поля, имела значе- ние HRC = 20…21. Для проведения исследований степени на- клепа в реальном времени может быть исполь- зован измеритель, разработанный на кафедре экспериментальной физики Алтайского государ- ственного университета [16]. Аппаратная часть измерителя состоит из датчика вихревых транс- форматоров (ВТНТ) и звукового устройства ЭВМ, в котором поступающий сигнал от датчика ВТНТ представляется при помощи компьютер- ных программ в абсолютные значения твердо- сти поверхностного слоя металла. Датчик ВТНТ обеспечивает высокую поверхностную локаль- ность сканирования обработанной поверхности за счёт своего сверхминиатюрного размера. Результаты и обсуждение Анализ сигнала АЭ позволил установить за- висимости параметра шероховатости Ra от сред- ней амплитуды A и интенсивности N сигнала АЭ:  при начальной шероховатости обрабатыва- емой поверхности 7…8 мкм имеем: Ra = 0,000000149· N 3 – 0,000141891· N 2 + + 0,033913944· N + 3,731108351, мкм, (2) Ra = –0,001204284· A 3 + 0,099245825· A 2 – –2,582925032· A +26,407514981, мкм; (3)  при начальной шероховатости обрабатыва- емой поверхности 20…22 мкм имеем: Ra = –0,000001546· N 3 + 0,000803509· N 2 – – 0,111479267· N +18,705909129, мкм, (4) Ra = –0,000685292· A 4 + 0,071510017· A 3 – – 2,693063122· A 2 + + 43,062665194· A – 230,412251554, мкм, (5) где A – средняя амплитуда сигнала АЭ (дБ); N – интенсивность сигнала АЭ (с –1 ). Полученные зависимости показывают, что при минимальной шероховатости средняя ампли- туда A сигнала АЭ имеет минимальное значение. Проведение измерений твердости наклепан- ного слоя поверхности, обработанной торцовой иглофрезой, позволило установить зависимости твердости HRC от различных конструктивных параметров иглофрезы и технологических па- раметров процесса иглофрезерования. На рис. 2 представлены зависимости твердости HRC от диаметра ворса (проволоки) и его длины.