Analytical analysis of the theoretical surface roughness in the case of burnishing of cylindrical workpiece

Abstract

In the last decade, ensuring the highest possible surface quality of manufactured parts has been given a major priority, so more and more emphasis is being placed on the examination and development of finishing treatments that can effectively ensure increasingly stringent surface roughness. For this purpose, diamond burnishing - which is a widely used cold plastic technology - can be used productively as it can improve the surface roughness of the material. But even though due to the development of engineering technology, new possibilities and methods are constantly being developed to examine individual material structure changes, the ability to plan the surface roughness is very difficult. This paper focused on the determination of theoretical roughness to establish a mathematical model that can predict and analyse the relationship between experimental process parameters and surface roughness parameters. To validate the model, real experiments were performed, where the surface roughness were measured before and after the application of burnishing process on low alloyed aluminium shaft pieces.В останнє десятиліття забезпечення максимально можливої якості поверхні виготовлених деталей стало основним пріоритетом, тому все більше уваги приділяється вивченню та розробці фінішної обробки, яка може ефективно забезпечити найнижчу шорсткість поверхні. Для цієї мети можна продуктивно використовувати алмазне вигладжування, яке є широко використовуваною технологією холодної пластичної деформації, оскільки воно може покращити шорсткість поверхні матеріалу. Але, незважаючи на те, що у зв'язку з розвитком інженерних технологій постійно розробляються нові можливості і методи вивчення індивідуальних змін структури матеріалу, можливість планування шорсткості поверхні дуже ускладнена. Ця робота була присвячена визначенню теоретичної шорсткості для створення математичної моделі, яка може передбачати та аналізувати взаємозв'язок між параметрами експериментального процесу та параметрами шорсткості поверхні. Для валідації моделі були проведені реальні експерименти, під час яких вимірювалася шорсткість поверхні до і після застосування процесу вигладжування на низьколегованих алюмінієвих валах. Враховуючи безліч факторів невизначеності (жорсткість системи верстата, вібрації, шорсткість інструментів тощо), авторка спробувала застосувати правильну математичну модель у випадку задачі контактної механіки сферичних і циліндричних тіл, вивчаючи теорію Герца і Джонсона-Кендалла-Робертса, поєднуючи її з підходом Пономарьова. Значення, отримане при теоретичному визначенні глибини вдавлення інструменту, що має першорядне значення, становило 2,34 мкм, тоді як у реальному випадку – 3,62 мкм. Ці дві величини досить близькі, щоб лягти в основу подальших теоретичних і експериментальних досліджень. Важливо відзначити, що дана процедура і пов'язані з нею аналітичні моделі були застосовані в основному у випадку якості металевих матеріалів, в той час як дане дослідження зосереджено на дослідженні неметалічних матеріалів. Подальші плани авторки включають використання аналітичної моделі для створення моделі імітації скінченних елементів, а потім перевірку цих результатів за допомогою реальних експериментів з поліруванням.