лее износостойкой и надежной оказалась радиальная опора, изготовленная ме
тодом спекания по технологии БашНИИНП, Но при этом необходимо отме
тить технологическую сложность получения защитного покрытия.
Скорость изнашивания радиальных опор, изготовленных по технологии БПИ, незначительно уступает скорости изнашивания опор, изготовленных по технологии БашНИРШП. В процессе испытания на двух опорах наблюдалось отслаивание покрытия, что является следствием неполного его оплавления.
Радиальные опоры ПФ ВНИИБТ по износостойкости уступают опорам с твердосплавным покрытием.
Испытания опытных опор в целом показали, что работы, проводимые в области создания термостойких радиальных опор, перспективны. На базе ис
пользования композиционных материалов и передовой технологии созданы термостойкие опоры скольжения забойного двигателя, ресурс работы кото
рых в сверхглубокой скважине превышает ресурс работы серийных радиаль
ных опор. В целях повышения надежности опор, исключения случаев отслаива
ния твердого покрытия от металлической основы необходимо провести д о полнительную работу, направленную на оптимизацию режимов формирования покрытий и создание на основе ПСТС новых композиционных сплавов, более износостойких по сравнению с испытанными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пары трения с твердосплавным контактом /Н.Ф. Кагарманов, Ш.Х. Хамзин и др.//
Тр. БашНИПИнефти. - Уфа, 1974. - Вып. 36. - С. 1 6 9 -1 7 1 . 2. Электронная микроско
пия в металловедении / А.В. Смирнова, Г.А. Кокорин, С.М. Полонская и др. - М., Метал
лургия, 1985. - 192 с. З . Т е н е н б а у м М.М., А р о н о в Э.Л. Установка ПВ-12 для ис
следования износостойкости материалов при гидроабразивном изнашивании // Завод, лаборатория. - 1967. - № 6. - С. 764. 4. З о л о т а р ь А.И., А р о н о в Э.Л., Л е о н и д о в Л.Д. О систематизации установок для исследования гидроабразивного износа мате
риалов II Тр. ВНИИгидромаша. Гидромашиностроение. - М.; Энергия, 1972. - Вып. 4 3 .- С. 14 6 -1 5 5 . 5. Ш а м ш у р А.С., Ч е б л у к о в М.А., П е т р о с я н М.М. Исследование кавитационной стойкости само флюсующихся твердых сплавов // Машиностроение. - Мн.: Выш. шк., 1981. - Вып. 6. - С. 1 0 6-111. 6. С т а ш е в с к а я Е.Н. Износостойкость сплавов на никелевой основе при повышенных температурах // Машиностроение. - Мн.:
Выш. шк., 1979. - Вып. 2. - С. 30. - 33.
УДК 621,822
и .и . д ь я к о в , Г.М. ю м г а т ы к КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ УПРОЧНЯЕМОГО
КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА
Одним из наиболее распространенных методов упрочнения металлорежу
щих инструментов является КИБ (конденсация в условиях ионной бомбар
дировки) . Процесс включает в себя ионную бомбардировку (очистку) и кон
денсацию покрытия. Особо важное значение имеет ионная бомбардировка, ка
чество проведения которой влияет на дальнейшие показатели упрочненного инструмента.
7 7
Эффективность очистки инструмента зависит от угла атаки ионами обра
батываемой поверхности. Поэтому для достижения качественной очистки по
следней и получения равномерного покрытия на всех рабочих поверхностях инструмента необходимо перемещать его под испарителем по сложной траек
тории с обеспечением хотя бы кратковременного пребывания упрочняемых поверхностей под прямым потоком ионов.
Оценка конструктивно-технологических возможностей оборудования м о
жет быть осуществлена на основе расчета толщины наносимого на всю поверх
ность инструмента покрытия. Для определения равномерности покрытия не
обходимо знать интенсивность его нанесения на каждую элементарную поверх
ность, а значит, закон изменения положения элементарной площадки поверх
ности относительно испарителя, который может быть задан уравнениями, свя
зывающими координаты этой площадки относительно испарителя и угол меж
ду нормалью к площадке и ее радиусом-вектором.
Экспериментальным путем можно получить зависимость интенсивности нанесения покрытия от кинематических характеристик инструмента
и = П р , в , т) .
(
1)
где р — радиус-вектор положения элементарной площадки; в — угол между радиусом-вектором и осью испарителя; 7 — угол между нормалью к площад
ке и радиусом-вектором.
Данная зависимость позволяет определить оптимальное положение инстру
ментов в статическом состоянии. Для оптимизации кинематических парамет
ров инструмента необходимо знать изменение р .
Задачей данной работы является получение модели расчета оптимальных параметров кинематического движения инструментов под испарителем, обес
печивающих при достаточно высокой производительности оборудования хоро
шие качественные показатели обработанного инструмента.
Для учета большинства возможных схем технологической оснастки рас
четную схему представим с учетом наклонного положения инструмента, его вращения вокруг своей оси и дополнительно вокруг оси устройства, при этом для упрощения расчетов инструмент представим в виде обобщенной детали- цилиндра (рис. 1) .
Законы движения инструменов можно определить в матричном виде при разложении сложного движения на простейшие — вращательное и поступатель
ное [1] .
Осуществляя последовательный переход от системы координат, связанной с деталью, к системе координат, связанной с испарителем, путем матричного преобразования можно найти закон изменения координат любой точки по
верхности детали при ее сложном движении относительно испарителя. Так, после поворота системы координат, связанной с деталью, вокруг оси на неко
торый угол справедливо равенство
^ ^ 0
где — матрица поворота; — матрица координат элементарной площад
ки на поверхности детали в системе координат, связанной с ней.
7 8
При плоекопараллельном перемещении указанной системы координат по
лучим
где L J — матрица перемещений.
Рис. 1. К кинематическому анализу движения подложек под испарителем
1 аким образом, если сложное движение разбито на п поворотов и т пе
ремещений, то при переходе из системы координат, связанной с деталью, к системе координат, связанной с испарителем, конечное уравнение будет иметь вид
+ Ł , ] ł . . . ] + ■
Решая уравнение, можно определить законы изменения во времени коор
динат элементарной площадки поверхности цилиндра относительно испарителя.
Уравнение поверхности цилиндра в системе координат, связанной с испа
рителем, имеет вид
7 9
р = f ( x , y , z , R) ,
гце X , У , Z — координаты точек поверхности цилиндра в системе координат, связанной с испарителем; R — радиус цилиндра.
Продифференцировав это уравнение по переменным л:, у, -г, можно опреде
лить координаты нормали к элементарной площадке поверхности цилиндра:
^ (^л: Ю З', 2, R) ) . Определив длину вектора
|ЛГ| = у / ( Р ' ^ Ў + ( Р' у Ў + (Р ',Ў
(
2)
И длину радиуса-вектора, проведенного из начала системы координат, связан
ной с испарителем, к данной элементарной площадке:
ІР І =
у/ ,
(3)МОЖНО найти закон изменения угла между нормалью к площадке и радиусом- вектором:
7 = arccos --- . (4)
|ЛГ1 ІРІ
Угол между радиусом-вектором, проведенным к элементарной площадке, и осью испарителя можно определить из следующей зависимости:
в = arccos (г:/р) . (5)
Подставив выражения (2 )...(5 ) в уравнение ( 1) , можно рассчитать интен
сивность нанесения покрытия на каждую элементарную площадку инструмен
та при сложном движении детали и изменение толщины покрытия по всей его поверхности.
Применяя вышеизложенный метод, можно пройзвесіді оптимизацию кине
м атически параметров движения инструмента под испарителем с целью дости
жения высокого качества покрытия на всех рабочих поверхностях. Такое ма
тематическое моделирование процесса нанесения покрытия позволяет не толь
ко оценить конструктивное исполнение внутрикамерных устройств, но и на стадии разработки эскизного проекта определить необходимые движения ин
струментов, расположение и количество испарителей, а также обеспечить опти
мизацию конструктивных и технологических параметров оснастки.
ЛИТЕРАТУРА
І . Х а л ф м а н Р.И. Динамика: Пер. с англ. - М.: Наука, 1972. - 568 с.
