Размерная стабильность толстостенных деталей, обработанных дорнованием с большими натягами

Дорнование отверстий малого диаметра ( d = 1^5 мм) в толстостенных деталях ( D / d > 3, где D - внешний диаметр детали), выполняемое с большими натягами (0,1 d и более), позволяет повысить их точность c IT11-IT13 до IT7 [1]. Вместе с тем при дорновании с большими натягами в толстостенных деталях возникают значительные остаточные напряжения [2]. В процессе эксплуатации или при хранении деталей могут происходить релаксация и перераспределение остаточных напряжений, сопровождаемые деформациями деталей и снижением их точности [3]. Поэтому представляет интерес малоизученный вопрос о размерной стабильности обработанных дорнованием деталей с течением времени. Размерная стабильность толстостенных деталей, подвергнутых дорнованию с большими натягами, ранее не рассматривалась.

Исследовались детали типа толстостенных цилиндров из стали марки 20 (НВ 1500 МПа) высотой 20 мм с диаметром отверстий, приближенно равным 2 мм, и внешним диаметром 14 мм. Отверстия были получены путем сверления стандартным спиральным сверлом из стали Р6М5 на токарном станке при скорости резания около 12 м/мин и ручной подаче 5^10 мм/мин. Дорнование отверстий осуществлялось с помощью специального устройства [1] на вертикально-сверлильном станке однозубыми дорнами из твердого сплава ВК8 при скорости 0,5 м/мин. Углы рабочего и обратного конусов дорнов составляли 6 ° , ширина соединяющей их ленточки -2 мм. Дорнование выполнялось за три цикла с суммарным натягом 0,122^0,192 мм. В качестве смазочного материала использовалась жидкость МР-7.

Размерная стабильность обработанных дорнованием деталей исследовалась в условиях их хранения при комнатной температуре (20±1 °C). Размерная стабильность оценивалась по параметрам точности отверстий в выборке деталей из 55 шт.

Значения параметров точности просверленных и обработанных дорнованием отверстий

Измерение диаметров отверстий и погрешностей их формы после дорнования выполнялось с помощью компаратора с перфлектометром фирмы "Leitz" (Германия) с ценой деления 0,0002 мм, а после сверления - с помощью нутромера фирмы "CarlZeissJena" (Германия) с ценой деления 0,002 мм. Эти измерения проводились в двух продольных и трех поперечных сечениях отверстий (в среднем по глубине отверстия и на расстоянии 1 мм от его краев). Для каждого отверстия определялись минимальный, максимальный и средний диаметры. Точность отверстий оценивалась по распределению среднего диаметра (среднего арифметического шести значений, измеренных в указанных сечениях), минимальному и максимальному диаметрам, а также по отклонению профиля продольного сечения и овальности. Комплексная оценка точности проводилась по величине суммарного поля рассеивания диаметров

А = 3 8. + ( d - d . ) + 3 8, ,

1         d .      ' max min/        d ¹

min                                  max гдеdmin, dmax - средние значения минимальных и максимальных диаметров отверстий в вы борке; 8d . , 8d - их среднеквадратичные отклонения.

Параметры точности отверстий после обработки дорнованием измерялись через 1, 60, 180 и 300 сут. Значимость различий дисперсий и средних значений параметров точности отверстий после различных сроков хранения деталей определялись соответственно по критериям Фишера и Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 [4].

Результаты исследований представлены в таблице и на рисунке. Из таблицы следует, что при трехцикловом дорновании с принятым суммарным натягом и его распределением между

а

б

в

Эмпирические (1) и теоретические (2) кривые нормального распределения среднего диаметра обработанных дорнованием отверстий после хранения деталей при комнатной температуре в течение: а - 1 сут; б - 60 сут; в - 180 сут; г - 300 сут дорнами точность отверстий по параметруАу, т. е. с учетом погрешностей их формы, возрастает почти на порядок - с IT12 (после сверления) до IT7.

После хранения обработанных дорнованием деталей в течение 60 сут имеет место статистически значимое увеличение среднего значения среднего диаметра отверстий по сравнению с его исходным средним значением (определенным через сут после дорнования), которое составляет 0,6 мкм. После хранения деталей в течение 180 и 300 сут средние значения среднего диаметра отверстий оказываются близкими к его исходному среднему значению (различия являются статистически не значимыми). В целом колебание среднего значения среднего диаметра отверстий при хранении деталей в течение 300 сут оказывается равным 0,8 мкм, что составляет 8 % от допуска 7-го квалитета точности.

Дисперсия среднего диаметра отверстий, а также параметры распределения их овальности и отклонения профиля продольного сечения при хранении деталей не увеличиваются.

Обработанные дорнованием с большими натягами толстостенные детали из углеродистой стали характеризуются высокой размерной стабильностью. При хранении деталей в течение 300 сут при комнатной температуре колебание среднего диаметра отверстий не превышает 8 % от допуска 7-го квалитета. Овальность и отклонение профиля продольного сечения отверстий при хранении деталей не возрастают.