Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 164 явления, характерные для распространения ультразвука в жидких средах. Все это отражается на процессе трения и изнашивания деформатора. Износ инструмента влияет в первую очередь на качество поверхностного слоя детали и на производительность обработки, зависящую от основного (режимы) и вспомогательного времени (частота смены изношенного инструмента) операции УЗО. Поэтому износостойкость ультразвукового инструмента выбрана в качестве объекта исследования с целью выработки рекомендаций для выбора и назначения материала деформатора в зависимости от подвергаемого УЗО материала. Материалы, оборудование и методика экспериментального исследования Исследования процесса изнашивания деформаторов проводились на материалах с различной микротвердостью, схватываемостью, сопротивлением изнашиванию, адгезионными свойствами. Одним из основных критериев при выборе обрабатываемого материала служила поверхностная микротвердость, по которой согласно данным [6] все материалы разбиты на четыре группы. Износ деформаторов исследовался на представителях материалов из каждой группы. В литературе имеются только общие требования к материалам деформаторов при ППД [7], к которым отнесены: высокая твердость, способность сопротивляться истиранию и ударным воздействиям, высокий предел прочности на сжатие, низкий коэффициент трения по металлу, большая теплопроводность и теплоемкость. Эти требования не учитывают специфические условия работы ультразвукового инструмента, которые, несомненно, должны отразиться на его износостойкости. Для исследования износа инструмента при УЗО были выбраны быстрорежущие стали Р6М5, Р18; высоколегированная закаленная сталь ШХ15; твердые сплавы группы ВК (ВК2, ВК4М, ВК8, ВК8М, ВК15, ВК15М, ВК60М) и ТК (Т30К4). Рабочая часть деформаторов выполнялась в виде полусферы радиусом 5 мм, с шероховатостью R z 0,3 мкм и с отклонениями формы поверхности ±0,01мм. Исследования износостойкости деформаторов осуществлялись на образцах цилиндрической формы с диаметрами 10…230 мм, на токарном станке, оснащенном специальным приспособлением и ультразвуковым генератором УЗГ2-4 с рабочей частотой 18 кГц. Для определения размера площадки износа, а также визуального наблюдения за процессом изнашивания, использовалось сконструированное оптическое устройство. Диаметр площадки износа измерялся в двух сечениях в направлении подачи и скорости главного движения через каждые 400 м пути трения. За действительную величину принималось их среднее значение. В качестве критериев износа служило изменение качества поверхностного слоя детали по параметрам: шероховатость поверхности и микротвердость, как наиболее чувствительных к внешним воздействиям и приборно оснащенных для измерения. В качестве основных элементов режима УЗО были выбраны: статическая нагрузка Р ст. =50…400 Н, двойная амплитуда колебаний инструмента 2А=20…60 мкм, скорость обработки V=10…120 м/мин. и подача инструмента S=0,05…0,2 мм/об. УЗО осуществлялась с использованием СОЖ - индустриального масла. Для определения погрешностей результатов измерений каждый опыт повторялся не менее трех раз. Результаты и обсуждение Исследования износостойкости ультразвуковых инструментов проводились в зависимости от материалов деталей, подвергаемых УЗО, материалов деформаторов, пути истирания, режимов обработки и содержания кобальта в твердом сплаве группы ВК. Результаты исследований показывают (рис.1), что с повышением твердости обрабатываемого