Analyzing the effect of the tool pass number and the direction of sliding burnishing on surface roughness

Abstract

Nowadays, the concern of environmental protection is becoming more and more important in production as well. They often contribute to this by reducing or eliminating the amount of coolants and lubricants, or by using alternative machining methods. One of them is burnishing, which makes a positive effect on surface integrity, while reduces the environmental load. In this paper we examined the change in surface roughness achieved by burnishing after turning on a corrosion-resistant steel workpiece, where the number of burnishing passes and burnishing direction were changed. The results showed increased smoothness, bearing capacity and dimensional stability by increasing the number of passes from 1 to 2, however, the 3 times repetition did not show any additional favorable improvement on the surfaces. In case of the forward-backward-forward burnishing directions, further chipping occurred, in other cases the effect of the directions was negligible on the amplitude roughness parameters, but considerable on the parameters characterizing the roughness peak. The greatest improvement was achieved with the backward-forward settings.

В даний час піклування про охорону навколишнього середовища стає все більш важливим і у виробництві. Цьому часто сприяють, зменшуючи чи усуваючи кількість охолоджуючих рідин та мастильних матеріалів або використовуючи альтернативні методи обробки. Один з них – вигладжування, що позитивно впливає на цілісність поверхні та знижує навантаження на навколишнє середовище. У цій роботі автори розглянули зміну шорсткості поверхні, що досягається при вигладжуванні після токарної обробки заготовки з корозійностійкої сталі, де кількість проходів вигладжування та напрямок вигладжування змінювалися. Для дослідження були проведені досліди на універсальному токарному верстаті. При цьому циліндрична заготовка з корозійностійкої сталі затискалася в трикулачковому патроні, на якому поверхня сегментувалася на 5 дрібніших частин. До кожного сегменту застосовувалися два різні налаштування полірування. При цьому використовувалася емульсія мастильно-охолоджувальної рідини, яку капали на заготівку в невеликій кількості. Після цього проводили вигладжування на підготовлених поверхнях з подачею f = 0,05 мм/об, частотою обертання шпинделя n = 375 1/хв і зусиллям вигладжування Fb = 10 Н. Діаметр алмазної кулі становив ∅3 мм. Вигладжування проводилося різними способами на поверхнях шляхом зміни числа і напрямку проходів, що вигладжують, де напрямок "вперед" ідентичний напрямку подачі при точінні, а "назад" протилежно йому. На підставі експериментальних результатів шорсткості автори роблять висновок про те, що вигладжування точених поверхонь призвело до поліпшення за один прохід з функціональної точки зору – гладкість, несуча здатність, верхній шар, що зношується, – і подальше поліпшення у разі 2-х проходів. Однак суттєвих змін шорсткості за 3 проходи, крім зниження продуктивності, вони не помітили. Виходячи з цього, автори рекомендують використовувати 2 проходи полірування в залежності від якості досліджуваного матеріалу та сили полірування. Протягом заданого числа проходів зміна напрямку вигладжування призводить до практично однакових значень амплітуди шорсткості, але суттєвим відмінностям у ступені зміни значень параметрів Rpk, Spk та Rmr, Smr, що характеризують пік шорсткості. У порівнянні з токарним напрямом подачі найбільшого поліпшення було досягнуто при використанні напрямків "назад–вперед" у разі 2 проходів та стратегії "назад–вперед–вперед" у разі 3-кратного повторення, тому автори рекомендують їх використання. При вигладжуванні за 3 проходи в напрямках "вперед–назад–вперед" відбувається розшарування матеріалу, що погіршує шорсткість поверхні, тому це настроювання використовувати не рекомендується.